每經(jīng)記者 李少婷    每經(jīng)編輯 陳俊杰    

建筑物也能成為發(fā)電站，神奇的轉(zhuǎn)換得益于“碲化鎘發(fā)電玻璃”的應(yīng)用，這一新型建筑材料兼具藝術(shù)性與實(shí)用性，實(shí)現(xiàn)了科技與綠色的完美融合。

在2022年北京冬奧會(huì)項(xiàng)目建設(shè)中，中國(guó)工程院院士、中國(guó)建材集團(tuán)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)中建材）總工程師彭壽帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的碲化鎘（CdTe）發(fā)電玻璃，分別應(yīng)用于國(guó)家速滑館和張家口冬奧會(huì)場(chǎng)館BIPV建筑一體化項(xiàng)目，以及赤城奧運(yùn)走廊項(xiàng)目中。

制造成本低、弱光也能發(fā)電，冬奧項(xiàng)目的應(yīng)用吸引了外界對(duì)碲化鎘玻璃技術(shù)的關(guān)注。實(shí)際上，這一技術(shù)的市場(chǎng)前景備受認(rèn)可，是近年來(lái)“跨界”研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。我國(guó)企業(yè)“十年磨一劍”終于自主研發(fā)成功，突破了國(guó)外企業(yè)的壟斷。當(dāng)前，碲化鎘發(fā)電玻璃的市場(chǎng)拓展尚處于早期，我國(guó)主要有三家具備量產(chǎn)能力的企業(yè)，均在加大產(chǎn)能擴(kuò)張的階段。

打破壟斷，中國(guó)企業(yè)自主研發(fā)碲化鎘薄膜弱光發(fā)電玻璃

碲化鎘發(fā)電玻璃將太陽(yáng)能發(fā)電與與大面積的玻璃立面、門(mén)窗相結(jié)合，被譽(yù)為“掛在墻上的油田”。

作為新能源、新材料領(lǐng)域的科技創(chuàng)新成果，中建材旗下企業(yè)研制的大面積碲化鎘發(fā)電玻璃與中國(guó)空間站、C919國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)、“九章”量子計(jì)算機(jī)、“奮斗者”號(hào)全深海載人潛水器等，于去年10月一起亮相國(guó)家“十三五”科技創(chuàng)新成果展。

相關(guān)研發(fā)項(xiàng)目啟動(dòng)于十余年前，技術(shù)的突破是在2017年，國(guó)資委官網(wǎng)當(dāng)年9月披露，中建材旗下成都中建材光電材料有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)成都中建材）生產(chǎn)的世界第一塊大面積碲化鎘薄膜弱光發(fā)電玻璃（注：常簡(jiǎn)稱(chēng)為碲化鎘發(fā)電玻璃）在四川成都成功下線，標(biāo)志著中國(guó)首條具有國(guó)際先進(jìn)水平的年產(chǎn)80兆瓦碲化鎘薄膜弱光發(fā)電玻璃工業(yè)4.0示范生產(chǎn)線正式投產(chǎn)。

玻璃如何實(shí)現(xiàn)發(fā)電？人民日?qǐng)?bào)社旗下中國(guó)經(jīng)濟(jì)周刊官網(wǎng)2018年1月有過(guò)形象的報(bào)道：通過(guò)在絕緣的半導(dǎo)體玻璃上，均勻涂抹僅4微米厚、相當(dāng)于頭發(fā)絲的百分之一的碲化鎘光電薄膜，就能讓“玻璃”實(shí)現(xiàn)“變身”，成為可發(fā)電的建筑材料。

彭壽接受新華網(wǎng)采訪時(shí)指出，碲化鎘發(fā)電玻璃還具有弱光性能好、抗衰減等特點(diǎn)，早晚都可以發(fā)電，即便在弱光條件下也可通過(guò)光電轉(zhuǎn)化產(chǎn)生電能，原本的磚頭、幕墻等耗能材料被碲化鎘發(fā)電玻璃這種綠色可回收可發(fā)電的多功能建筑材料替代，加上儲(chǔ)能后，建筑物就成了一個(gè)發(fā)電站。

在應(yīng)用至冬奧場(chǎng)館之前，中建材的碲化鎘發(fā)電玻璃已在國(guó)內(nèi)有不少示范案例。成都中建材官網(wǎng)列示了二十余個(gè)示范項(xiàng)目，遍布國(guó)內(nèi)多地，包括南京大數(shù)據(jù)中心、麗江水泥廠外立面改造項(xiàng)目、山西省政府大樓改造項(xiàng)目、成都雙流國(guó)際機(jī)場(chǎng)T2航站樓屋頂及幕墻等。

國(guó)資委官網(wǎng)文章稱(chēng)，碲化鎘發(fā)電玻璃技術(shù)的突破，標(biāo)志著中國(guó)建材不僅掌握了全球領(lǐng)先的大面積碲化鎘發(fā)電玻璃自主核心技術(shù)，而且也打破了國(guó)外巨頭的壟斷。

國(guó)家級(jí)行業(yè)期刊《玻璃》2021年第7期刊載的論文《國(guó)內(nèi)外碲化鎘發(fā)電玻璃產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)論文）介紹，由于技術(shù)和資金壁壘極高，目前全球能夠量產(chǎn)碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池的企業(yè)屈指可數(shù)，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局十分清晰，目前全球能夠大規(guī)模量產(chǎn)碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池的國(guó)外企業(yè)僅有美國(guó)First Solar（第一太陽(yáng)能）一家，能夠穩(wěn)定量產(chǎn)的有美國(guó)Toledo Solar和德國(guó)Calyxo兩家。

產(chǎn)業(yè)化起步，新型建筑材料有望走入千家萬(wàn)戶(hù)

建筑光伏一體化（BIPV）是國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)、高校以及企業(yè)研究與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)，其中，碲化鎘發(fā)電玻璃最具競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

前述中國(guó)經(jīng)濟(jì)周刊官網(wǎng)報(bào)道做過(guò)計(jì)算，中國(guó)目前共有400億平方米建筑，如果用碲化鎘發(fā)電玻璃改造其中的10%，那就相當(dāng)于建設(shè)3個(gè)三峽水電站。而且，碲化鎘發(fā)電玻璃設(shè)計(jì)壽命高達(dá)30年，預(yù)計(jì)6年內(nèi)就能完全收回成本。

成都中建材官網(wǎng)介紹，于2018年投產(chǎn)世界第一條大面積（1.92平方米）碲化鎘發(fā)電玻璃生產(chǎn)線，產(chǎn)品當(dāng)年批量供應(yīng)市場(chǎng)并實(shí)現(xiàn)盈利，目前已實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率20.24%，生產(chǎn)線轉(zhuǎn)化效率15.8%。

“碲化鎘發(fā)電玻璃是最有希望實(shí)現(xiàn)完全平價(jià)上網(wǎng)的新能源產(chǎn)品，在新型建筑材料及BIPV領(lǐng)域具有巨大的發(fā)展空間，是用科技創(chuàng)新推動(dòng)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的典范。”成都中建材在介紹該產(chǎn)品技術(shù)時(shí)特別指出。

論文也指出，碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池（注：碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池與半導(dǎo)體玻璃結(jié)合就形成了碲化鎘發(fā)電玻璃）制造成本低，其簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)大大縮短了生產(chǎn)時(shí)間，使制造成本明顯下降，據(jù)相關(guān)企業(yè)數(shù)據(jù)顯示，碲化鎘發(fā)電玻璃從玻璃襯底的安裝到電池組件出貨的全流程生產(chǎn)時(shí)間小于2.5小時(shí)。

另外，碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池理論上吸收層厚度在幾個(gè)微米左右，原材料消耗極少，因而碲化鎘電池制造成本較低。最后，碲化鎘屬于簡(jiǎn)單的二元化合物系統(tǒng)，容易生產(chǎn)單相材料，制備方法容易實(shí)施，有效降低了制造成本。

目前，國(guó)內(nèi)主要有三家企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池，除了參與前述成都中建材外，還有龍焱能源科技（杭州）有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)龍焱能源）和中山瑞科新能源有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)中山瑞科）。

其中，龍焱能源由國(guó)際光伏專(zhuān)家吳選之教授等人創(chuàng)建，在2011年建成擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的25 MW全自動(dòng)碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池組件生產(chǎn)線。中山瑞科由明陽(yáng)智能（601615，SH）投資控股，該公司首條100MW生產(chǎn)線2018年在廣東中山投產(chǎn)。

從投產(chǎn)情況來(lái)看，目前我國(guó)公司正處于產(chǎn)能上升期，主要企業(yè)均在加大投資，開(kāi)拓市場(chǎng)，國(guó)家也予以扶持。成都中建材官網(wǎng)顯示，碲化鎘發(fā)電玻璃生產(chǎn)線獲得國(guó)家發(fā)改委“增強(qiáng)國(guó)家制造業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力重大工程”專(zhuān)項(xiàng)支持1.59億元。明陽(yáng)智能2021年半年度報(bào)告顯示，其碲化鎘薄膜電池組建建筑一體化應(yīng)用示范項(xiàng)目計(jì)入當(dāng)期損益的政府補(bǔ)助超過(guò)百萬(wàn)元。

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