2-3块可再生清洁发电玻璃就能供应一家一年的用电量,怎么发明的?

新材料君 2022-10-31
3257 字丨阅读本文需 9 分钟

杭州出了位顶尖科学家,他叫潘锦功,他发明了一款可再生清洁能源发电玻璃,只需要两到三块这样的玻璃,便可解决一个家庭一年的用电量,或将解决未来的能源短缺与环境污染等问题,美印两国企业甚至争相出高价购买该专利。

那么,这款发电玻璃到底有多么神奇呢?

接下来,就带你一起去看看潘锦功研制发电玻璃的路程。

爱国科学家的激励

上世纪70年代初,潘锦功出生在浙江杭州一个普通家庭。在父母的影响之下,小时候的潘锦功聪明好学,对知识充满了浓厚的兴趣,经常把家里的书籍翻来覆去地看。

潘锦功不仅拥有一个聪明的大脑,在生活和学习上更是表现出惊人的自律。小学毕业之后,潘锦功凭借着优异的成绩,进入杭州一所中学上学,此时的潘锦功不仅学习成绩名列前茅,而且渐渐喜欢上看一些爱国志士的故事书籍,包括钱学森、钱三强等爱国科学家的文章书籍。

久而久之,潘锦功的骨子里也渐渐凝聚起来一股崇高的爱国精神,小小年纪的潘锦功内心也就顺理成章地立下了“建设祖国,为中华崛起而读书”的人生目标,他希望自己长大学成之后也能像钱学森等老一辈科学家一样报效国家。

1992年,潘锦功以优异的成绩考入成都电子科技大学,他选择了化学专业。在他看来,化学世界充满了种种未知的奇妙东西,他想在化学世界探索寻找一些未知的知识。

四年的大学生活,让潘锦功的化学、光电材料、化学材料以及化学实验等方面知识有了很大的提升。

大学毕业之后,摆在潘锦功面前有两条路,一条是出国深造,另一条是接受当时一些大企业的邀请开始工作。

作为当时化学领域的高材生,潘锦功觉得自己还没有在这条道路上探索出一个新的成果,再加上当时国内的各方面的科研条件都不是很好,因此他决定效仿钱学森、邓稼先、杨振宁等老一辈科学家出国深造,继续攀登科学高峰。等到学成之后,在回到祖国报效国家。

机会留给有准备的人

俗话说,机会总是青睐有准备的人。

1996年,在机缘巧合之下,潘锦功得到了一个前往美国新泽西理工学院留学的名额。怀揣科学报国梦想的潘锦功,就这样踏上了自己的美国求学之路。

进入美国新泽西理工学院之后,潘锦功感觉美国的科研条件确实要比国内先进很多,为了掌握更多知识,他如饥似渴的投入到学习和实验之中,不分昼夜的把自己关在实验室里进行科学实验。随着在技术领域的不断探索,一个又一个新奇的变化就出现在潘锦功的眼前,这样一来,他的科学兴趣被一次又一次点燃。

随着知识的积累和实验次数的增多,几年时间下来,潘锦功逐渐将自己的科研目标聚焦在发电玻璃的研究上,他希望自己在这一领域能够创造出满意的科研成果。为此,他把发电玻璃有关研究作为自己的研究方向,开始向这一领域发力。

于是,才20出头的潘锦功便在学校创建了碲化镉薄膜太阳能研究中心,以其扎实深厚的专业知识和聪慧敏锐的头脑,开始研究如何将太阳能更好地转化为电能。

潘锦功首次提出了发电玻璃这个概念,即在绝缘的普通玻璃上覆盖一层超薄的发电半导体材料——碲化镉薄膜。

一般标准的碲化镉薄膜太阳能电池由5层结构组成,即玻璃衬底、透明导电氧化层、CdS(硫化镉)半导体、CdTe(碲化镉)吸收层和背接触层、背电极。

玻璃起到防止污染和使太阳光入射的作用,光能便能被碲化镉薄膜更好地吸收,从而转化为电能,通过薄膜的背电极引出,实现发电功能。

经过潘锦功多年孜孜不倦的研究,2010年,他带领的团队终于取得了突破性进展,成功研制出了发电玻璃。

再接再厉

据他们估算,如果在全中国10%的建筑大楼面积上安装发电玻璃,其一年的总发电量相当于3个三峡大坝的总发电量。

而且一年四季都可以不受天气的影响,正常地吸收、转化太阳能,成本低,发电量强,是相当完美的可再生绿色能源。

潘锦功的这一重大突破,无疑会扭转整个再生能源与电力行业乃至建筑行业的局面,具有非常广泛的应用前景,他的发明也很快被各个国家的能源企业看中,纷纷朝他抛来橄榄枝。

为了留住潘锦功这位优秀的人才,美国企业愿意给他提供顶尖的科研条件和优渥的生活待遇,还有企业不惜花2000万美元想要收购发电玻璃专利。

而远在印度的企业甚至开出了1亿美元高价想要垄断该技术,面对天价薪酬,潘锦功竟然不为所动,毅然决然地带着自己的发电玻璃回到中国,报效祖国。

2011年,潘锦功回到中国,选择了四川成都这座拥有丰富碲资源的城市。

为了继续研究发电玻璃,他获得了四川政府的大力支持,拿到了2460万元的资金,随后创建了成都中建材光电材料有限公司。

一切准备就绪后,他再次埋头于发电玻璃的研究中,想要实现发电玻璃能够量产的梦想,来帮助国家解决能源需求问题,实现建筑和玻璃行业的成功转型。

发电玻璃应用前景非常广泛

然而,研发之路并没有想象中的那么顺利,研制一项全新的技术需要有源源不断大量的资金供给,但大多数企业对这项技术并不了解,不敢轻易冒险。

潘锦功前期筹集资金困难,公司在2013年甚至出现了资金链断裂危机,运营一度陷入困境,团队里的优秀人才也都在第二年被高价挖走,科研进程也被迫停滞不前。

美国参议院领袖得知这件事后,再次派科研人员出面邀请潘锦功去美国继续进行研究,并承诺给他提供非常优厚的待遇,但潘锦功最终还是拒绝了他们的好意,选择咬牙坚持下去。

就这样,他度过了3年无比艰难的时光,终于在2017年成功让世界上最大单体发电玻璃从生产线上诞生,走进人们的现实生活与工作中。

在生产线上,只需花55秒便能生产出一块面积1.92平方米,重达30公斤,装机功率为250瓦、光吸收率高达95%以上的发电玻璃。

一块这样的玻璃每年能产生约265度电,一个家庭只需安装两三块发电玻璃,就能解决一年的用电需求。

而且发电玻璃成本低、能耗小、无污染,使用寿命长达30年,能够代替砖块、地板和水泥,作为绿色节能建筑材料,可以改善建筑的自然采光效果和提高视觉舒适性,是未来建筑行业发展的新方向。

其实,这世上不只有一家企业在研制发电玻璃,但潘锦功发明的发电玻璃最大的突破在于玻璃对光线强度的要求降低了。

一年四季都可以不受天气和入射光角度的影响,正常吸收太阳能,弱光下的转换效率也能达到13%。

我们可以试想一下发电玻璃的应用前景,据保守计算,如果将全国10%的建筑面积安装上发电玻璃,其发电量相当于3个三峡水电站的总发电量。

发电玻璃不仅可以应用在建筑上,还能够铺在路面上,成为移动充电器,电动汽车只需停在发电玻璃上方,便可进行充电。

或者,直接将发电玻璃安装在汽车玻璃上,汽车便可获得源源不断的动力,一路畅行下去,非常适合应用于野外等偏远地区。

除了建筑、汽车,其他需要电力供给能量的物品都可以用上发电玻璃,甚至可以成为随身携带的充电器,而人们的生活几乎离不开电,可想可知发电玻璃的应用范围有多广。

潘锦功的发电玻璃填补了国内在这项技术上的空白,实现了巨大的突破,他也带着自己的发电玻璃参加了2019年9月举办的第三届全国双创周展会,荣获国家发展改革委给与的1.59亿专项支持。

其团队研制的项目也被纳入《事关振兴国家核心竞争力重大高科技项目》行列,潘锦功数年来的坚持与努力终于开花结果,获得了大家的认可。

如今,发电玻璃已成功应用于现实生活中,潘锦功的公司不仅承包了汽车公司上百个厂房建筑的改造,还拿到了国家级别的多项重大工程。

潘锦功团队没有止步于此、安于现状,而是不断研究、层层突破与创新,先后推出普通彩色玻璃和釉彩发电玻璃。

他还带领团队在新材料新能源领域完成了34项国家专利的申请,其中发明专利19项。

2020年,在全球经济受疫情影响的不利环境下,公司也创造了1.5亿的销售业绩,为国家经济的稳定贡献了一份力,未来,发电玻璃将会走进人们生活的方方面面,创造更多的可能。

中国发电玻璃的发展历程

2011年,杭州龙焱能源科技有限公司,建成国内第一条具有完全自主知识产权的全自动化碲化镉电池生产线,将碲化镉薄膜光伏电池产业化技术推广到了全国。

2017年9月,成都中建材光电材料有限公司,生产出世界第一块面积最大的碲化镉薄膜弱光发电玻璃。

2019年11月,泰州中建材更是投资100亿,在株洲醴陵建设一条30万千瓦产能的碲化镉薄膜太阳能发电玻璃生产线。为了让研发工作持续下去,我们国家实施了海外并购策略。

2011年10月,中国建材国际工程集团有限公司,以“1欧元”收购了德国一家专门从事碲化镉生产线研发的公司——CTF Solar。

这家公司不仅掌握着碲化镉薄膜太阳能电池板生产线的核心技术,还拥有多项与之相关的专利技术。此后我们又与美国阿波罗签订合作协议,计划联手从材料、工艺、玻璃三方面,将碲化镉太阳能的研究串联起来。

至此,中国建材集团在碲化镉薄膜太阳能电池研发体系内,形成了以中、德、美三国为中心的研究中心。

相信在不久的将来,我国的研发水平定能名列前茅,甚至引领世界。

文章来源: 子牙童趣铭人观察,科学怂叔,大秦之歌

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