“1號步梯”“2號步梯”“特邀持票人員由此上樓”……
9月12日19時，邯鄲體育中心場館外，30個引導燈箱準時亮起，為參加河北省第十六屆運動會田徑項目比賽的運動員和現(xiàn)場觀眾提供清晰的路線指引。
這些燈箱很“神奇”——外殼上找不到一條連接電源的線路。
那它們靠啥發(fā)電呢？答案，就是燈箱背面的黑色玻璃。
這塊玻璃，其實是一塊碲化鎘薄膜太陽能電池。它的結構好比“三明治”，在兩塊超白高透的玻璃之間，均勻沉積一層4微米厚的碲化鎘薄膜。當太陽光照射到薄膜層后，薄膜層中會產(chǎn)生電子運動，“變身”可發(fā)電的半導體。
這些會發(fā)電的玻璃，產(chǎn)自邯鄲中建材光電材料有限公司。
走進邯鄲中建材光電材料有限公司生產(chǎn)車間，清洗、鍍膜、激光刻線……一臺臺機械手上下擺動，自動化生產(chǎn)線滿負荷運轉。
“訂單已經(jīng)排到了明年3月，今年預計實現(xiàn)產(chǎn)值2億元。”該公司總經(jīng)理殷新建告訴記者。
這種發(fā)電玻璃，為何如此走俏？
“它們具有結構安全、天然防火、易于維護等優(yōu)勢，在清晨、陰雨、霧霾等弱光條件下也能穩(wěn)定發(fā)電，被譽為掛在墻上的‘油田’。”殷新建介紹，雖然碲化鎘發(fā)電潛力巨大，但過去，規(guī)模化制備大尺寸碲化鎘薄膜發(fā)電玻璃技術一直被國外壟斷。
中國建材集團研發(fā)團隊歷時多年研究，攻克動態(tài)鍍膜工藝、成套裝備研發(fā)等一系列難題，實現(xiàn)碲化鎘薄膜發(fā)電玻璃“中國智造”。2017年，開始在華北地區(qū)布局生產(chǎn)基地。
“河北區(qū)位優(yōu)勢明顯，交通便利，物流發(fā)達，玻璃產(chǎn)業(yè)基礎深厚，而且邯鄲正大力發(fā)展新材料產(chǎn)業(yè)，是理想的合作伙伴。”殷新建說，雙方“牽手”之初，就志在大尺寸、高轉化率碲化鎘薄膜發(fā)電玻璃的智能制造。
2017年12月，邯鄲中建材光電材料有限公司成立。2022年6月，碲化鎘薄膜發(fā)電玻璃生產(chǎn)線正式投產(chǎn)。
“我們創(chuàng)新的腳步從未停下，比如，這兩年我們一直在提升光電轉換效率上‘較勁’。”該公司總經(jīng)理助理、技術中心副主任吳一民透露。
光電轉換效率，是衡量一塊玻璃“發(fā)電能力”的核心指標。
實驗室里，碲化鎘薄膜發(fā)電玻璃光電轉換效率可達22.3%，可到了生產(chǎn)線上，1.92平方米的大尺寸發(fā)電玻璃光電轉換效率僅為14%。
“每向前提升0.1%，都是披荊斬棘的過程。”吳一民坦言。
襯底溫度、腔內(nèi)流體氣氛、沉積薄膜時的均勻性和穩(wěn)定性……邯鄲中建材光電材料有限公司組建起工程師攻堅團隊，反復調整參數(shù)設置，僅鍍膜這一個環(huán)節(jié)，就進行了上百次試驗。
提高發(fā)電功率，激光刻線也是關鍵一步。
“每塊玻璃的前電極層、發(fā)電層、背電極層要經(jīng)過3次激光刻線，刻線要平行度高，邊緣平滑無毛刺，同時，必須防止光斑重疊，對操作要求極高。”吳一民說。
試驗、總結，再試驗、再總結……
今年5月，邯鄲中建材光電材料有限公司傳來好消息：新一代高效率碲化鎘薄膜發(fā)電玻璃下線，經(jīng)國際權威機構認證，光電轉換效率達到17.26%，創(chuàng)造我國大面積碲化鎘薄膜發(fā)電玻璃光電轉換效率新紀錄。
這意味著，一塊玻璃一年的發(fā)電量，從270千瓦時提高到315千瓦時，十幾塊這樣的發(fā)電玻璃就能滿足一個家庭的全年用電需求。
邯鄲中建材光電材料有限公司的創(chuàng)新探索，還不止這些。
走進該公司產(chǎn)品展廳，一組透光系列發(fā)電玻璃讓人眼前一亮。
“透光玻璃也能吸光發(fā)電？”
“確實不容易。”吳一民說，吸光和透光本身就是矛盾的，增加透光度必然會引起光電轉換能力不足，發(fā)電量降低。
如何在“互相打架”的技術指標上尋求突破？
“常規(guī)款發(fā)電玻璃，就像一塊黑色幕布，想實現(xiàn)透光，就要通過肉眼成像原理的無感化設計，去除掉部分遮光膜層。”吳一民介紹，這就需要用激光在發(fā)電層和背電極層刻劃出透光線。
透光線寬度、激光功率、刻劃速度……研發(fā)團隊不斷嘗試，從中尋找最優(yōu)方案。今年年初，他們終于在熱量損失和功率損失中找到了平衡點，透光系列產(chǎn)品成功上市。
“既能透光又能發(fā)電，我們是國內(nèi)市場‘獨一份’。此外，我們還創(chuàng)新推出了炫彩系列、畫卷系列等產(chǎn)品，頗受市場青睞。”細數(shù)著一個個新產(chǎn)品，吳一民滿臉自豪。
有光就有電，美觀還低碳。如今，在甘肅、山東、江蘇等地，都能看到這塊“邯鄲造”發(fā)電玻璃的身影，應用場景涵蓋建筑幕墻、采光頂、地面電站等。
截至目前，邯鄲中建材光電材料有限公司已生產(chǎn)100余萬平方米的發(fā)電玻璃，相當于每年發(fā)電1.5億千瓦時，為國家節(jié)省標準燃煤6萬噸。
“碲化鎘薄膜發(fā)電玻璃既是綠色建材又是清潔能源，為建筑領域減碳降碳、實現(xiàn)從高耗能向零耗能轉變提供了新思路，未來一定‘大有作為’。”殷新建信心滿滿地表示。
