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编辑|玄言
从外表看,一块普普通通的透明玻璃,是如何引得美印两个国家公然出价哄抢,美国一家公司不惜开出2000万美元高价,印度更夸张,1亿都愿意。
这项由被誉为「当代钱学森」的潘锦功博士所创立的专利技术,曾获得第七届中国工业大奖、四川省科学技术一等奖,从大庆油田到「墙上挂的绿色油田」,只需要一块玻璃。
这究竟是什么技术呢?这就是能改变将来新能源格局的碲化镉发电玻璃。
(碲化镉发电玻璃)
潘锦功生平
说起碲化镉玻璃,就不得不提到潘锦功博士了。出身于高知识分子家庭的潘锦功在父母的影响之下,从小就酷爱阅读。
潘锦功的家中摆满了书籍,尤其是各式各样的科学杂志,这让他从少年时就在心目中种下了一颗向往科学的种子,也为他将来从事科学研究行业打下了坚实的基础。
除了科学杂志以外,还有一本书也对他幼小的心灵造成极大震撼,那就是【红岩】。
(红岩)
潘锦功回忆,红岩是他母亲抽空陪伴他一起读完的。当时的他,被书中共产主义战士无谓的牺牲精神深深感动,更加坚定了好好学习报效祖国的决心,母亲也感到非常欣慰。
由于天资聪颖,在书籍中畅游的潘锦功,上学时毫无疑问地成了班上的尖子生。1978年,15岁的他顺利地考上了哈尔滨工业大学,毕业后被分配到大庆油田,成为一名石油工人。
由于工作刻苦,潘锦功被公派到法国进行学习,在学习期间,他大开眼界,深刻知道了自己国家目前的能源与国外差距,由此决定了自己接下来的一生职业规划——改革新能源格局,也是他毕生为之奉献的梦想。
(潘锦功)
学成归来后的潘锦功深深意识到自己的能力还不足以报效祖国,不能在这个领域大显身手,只有提高科学文化水平,才能更好地奉献自我,而考研,就是他为自己选择的唯一出路。
尽管在那个年代考研是件异常困难的事情,但为了心中的梦想,他没有一刻松懈,最终以专业第一名的好成绩考上了母校的研究生。从学校到工作再到学校,这一次,对于潘锦功来说,不仅是学历的提高,更是眼界与阅历的全方位提升。
而当时又正好处于贸易的风口浪尖,潘锦功顺势而为,辅修了国际贸易的第二学位。也正因为如此,在1996年,潘锦功得到了一个去美国新泽西理工大学留学读博的机会。
(潘锦功)
也正是在这里,他创立了自己的阿波罗研究团队,经过二十多年,他和自己的团队终于研究出了碲化镉发电玻璃,并手握34项研究成果!
拥有这么多成果的潘锦功,美国自然没有放过人才的理由,虽然当时他还只是一个学生,但已经有不少公司向他抛出橄榄枝,提出要用2000万美元购买其专利,美国州政府更是将其列入重点保护对象,希望通过优渥的条件留下他。
但从小就心怀家国梦想的潘锦功还是拒绝了美国的诱惑,他又想起当年母亲给他念的【红岩】,想到许云峰、江雪琴这样心怀共产主义的革命先烈们,潘锦功最终毅然决然地回了国,只有让自己的新技术在这片故土上发芽,才是为祖国做的最大贡献。
碲化镉薄膜技术
从名字上看,这碲化镉发电玻璃好像是玻璃在发电,果真如此吗?其实不然。
真正让玻璃发电的,其实是两层普通玻璃之间蒸镀的一片4微米的碲化镉材料薄膜,这才是「发电」的关键。在普通玻璃之间镀上一层这样的材料,就能让玻璃变成可发电的能源体,
从而实现建筑材料与节能降碳的结合。
其实发电玻璃并不是一个新技术,早在几十年前,国外就开始研究相关领域。对于传统发电玻璃而言,就像一块黑色幕布,要想透光,就只能去除部分遮光膜层,但碲化镉材料不同。
对于潘锦功以及其团队而言,碲化镉太阳能电池技术是早先就有的,他们更大的贡献在于,提升了单体面积涂抹,也就是可生产出更大面积的碲化镉发电玻璃,这也意味着可以将这项技术用于更多领域。
2017年,潘锦功及其阿波罗团队回国加入了中建材公司,当时的碲化镉发电玻璃,单片一年可发电270千瓦时,光电转换效率约为17.26%,到了2023年7月,实验室的光电转换效率已经突破到了22.3%,发电量也从270提高到了315千瓦时。
按照现在的发电量,十几块这样的玻璃,就能满足一个家庭的一年用电量需求,而一块碲化镉玻璃的生产,仅仅需要52秒,甚至使用寿命都极长,足足30年都不会坏!这该有多么广阔的应用前景啊!
据厂中员工说,他们从流水线的底层劳动者到上层研究人员,一直在试图突破光电转换效率,使其更上一个新的台阶,实际操作中每向前进0.1%,都是一次巨大的考验。在创新这一块,他们也从未停止脚步。
对于碲化镉发电玻璃来说,最重要的是碲与镉两种元素,镉有剧毒,生产时要尤为注意。
碲在地球上的含量并不算太高,目前全球已知的总含量也不过是14.9万吨,美国2.5万吨,我国则是2.2万吨,都不是太高,但好在碲化镉玻璃使用的元素含量非常小,不至于到达弹尽粮绝的那天。
碲化镉薄膜优势
相比较传统能源,碳、石油而言,比起硅太阳能电池板,碲化镉发电玻璃无论是从发电量还是生产量,都远远超过硅,更由于潘锦功团队的贡献,将碲化镉薄膜发展到了一个新的高度,可以说是引发了一场新的能源革命也不为过。
如今的碲化镉发电玻璃,在相关从业人员的不懈努力之下,已经有了相当大的发展。邯郸中建材创新出的「透光系列」碲化镉发电玻璃,既能透光又能发电,是国内市场的头一份。
除此之外的炫彩系列、画布系列也深受市场喜爱,这些新一代的碲化镉发电玻璃通过激光刻线调节透光度,形状可调、图案可调,甚至连色彩都可调,这样的技术,足以满足大部分建筑设计师的美学要求,也更加证明了碲化镉材料的普及性。
同时,碲化镉发电玻璃相较于普通玻璃而言更加结实,抗冲击能力强、抗隐裂、抗热斑,在「玻璃圈」中也有着独特的分量。
到目前为止,碲化镉发电玻璃已经加大投产,江苏、山东、福建等地都可以看到碲化镉发电玻璃在各处建筑幕墙、发电站、采光顶等场所大量运用。
碲化镉薄膜在低温、阴雨天也能发电的优势,给节能建筑设计提供了新思路,尤其是近零能耗建筑,提供了新的低碳、增能方案。
截至目前,碲化镉发电玻璃大约已经生产100余万平方米,共发电1亿千瓦时,算起来给国家省了2.5万吨燃煤,同时减少了7万吨二氧化碳的排放。
现在,越来越多的场所应用到碲化镉薄膜发电玻璃,这也是潘锦功最初在美国读书时和朋友聊天时谈及的设想,即「让每个建筑都成为一个发电厂」。
「太阳不会白白挂在天上,它是一个无尽的宝藏,一定要好好运用它,新能源才是人类的前进方向。」潘锦功这样说道,碲化镉发电玻璃也如他所愿,作为清洁、可再生的智慧、绿色、创新能源,其经济价值和生态价值,无可限量。
参考文献:
阅读、探索、跨界、坚持——潘锦功的四个锦囊
一块发电玻璃,创国内光电转换效率新纪录 河北日报
绿色低碳的邯郸实践——发电玻璃背后的科技创新 邯郸日报