你聽過黑科技“發電玻璃”嗎?為什麼作為絕緣體的玻璃可以實現發電功能?發電玻璃與傳統的光伏發電有什麼不同?優勢又在哪裡?這個号稱能改變中國能源格局的黑科技在2017年留美博士潘錦功團隊的研發下在中國成功問世,安裝在樓宇之間産生的電量相當于三個三峽大壩的發電量,而潘錦功本人更是被譽為第二個錢學森,被美國寫進了大學課本裡,甚至揚言不讓留美博士潘錦功回國發展作為新能源的發電玻璃。這一被美國眼紅,印度嫉妒的發電玻璃到底是什麼?這将對中國又将産生什麼意義?
順應中國發展趨勢,卻被美國眼紅
我國政府大力支持這種新能源,或将有可能改變世界能源格局。我國在75屆聯合國大會上提出“中國将提高國家自主貢獻力度,采取更有力的政策和措施,二氧化碳排放量力争于2030年前達到峰值,努力争取于2060年前實現碳中和。”而我國政府也在制定碳達峰,碳中和的行動措施,着力優化産能結構。正是依托于我國這一能源背景,潘錦功博士的發電玻璃研發推廣有了良好的市場政策支持,這也是美國和印度所無法超越的。
今天就讓我們了解一下這項黑科技
發電玻璃黑科技在我國不斷走向成熟發電玻璃是在兩塊“特制玻璃”之間鍍一層叫做碲化镉的新的光電材料,代替了原來的晶矽材料作為吸收層。玻璃上有透明導電層和窗口層,碲化镉吸收層和背電極。窗口層和吸收層形成形成新物質分離碲化镉中的光生載流子對外發電。
發電玻璃的“玻璃”層,采用高透光率,高通透性,低自爆率的“特制玻璃”,在玻璃上鍍一層透明導電的ITO膜。兩塊玻璃前後使用厚度大約3.2MM,中間鍍上冷熱耐受度高,通透度高,強度大的碲化镉發電膜。而我國企業已經建成自主創新的碲化镉薄膜光伏組件生産線,碲化镉薄膜制造技術的标準電池組件和可代替玻璃建材的電池組件生産線,以及大尺寸碲化镉組件産能的推進。生産線将僅有厚度20um的碲化镉材料鍍到加工好的透明導電玻璃之上,再進行激光工藝的切割與玻璃的包裹,安裝好接引線,一個成品的碲化镉發電玻璃就完成了。
發電玻璃到底有什麼優勢?
發電玻璃材料自身特點優越,發電能力強,光電轉化效率高。 風力發電和傳統的光伏發電,存在光電轉換率低不穩定等因素,随着時間和設備的易損耗,每年的發電量呈遞減狀态。而傳統的光伏發電材料,第一代單晶矽,第二代多晶矽非晶矽太陽能發電設備,厚重,不易運輸,易碎,能量轉換效率,普遍在14%-17%之間,且存在弱光不能發電。作為碲化镉鍍膜材料第三代太陽能發電設備的“發電玻璃”,厚度隻有幾微米,且重量輕,成本低,最主要的是在弱光條件下也能發電。國外有些實驗室已經将能量轉換率提升到了21.7%,如果發電玻璃發電能力是50-60w平方米每小時,如果家庭安裝5-6平方米,每天可發電1500w,也就是1.5度電,基本上可以滿足一個家庭的正常用電需求。
迎光角度多,無需多次調整角度,散射漫射吸收率高。傳統的光伏發電安裝組件根據安裝地點,安裝地區選擇固定的角度,一般選擇正南方盡可能偏西二十度,溫度上升1度,晶體矽光伏組件大輸出功率下降0.04%,所以需要時常維護良好的通風條件。發光玻璃可以多角度地轉換光電能源,作為建築材料來說不用過分在乎角度,可以大範圍的吸收散射漫射光線,就算是“手電筒”照射的光也能進行相應的吸收轉化。
使用場景多樣化,可以作為建築材料使用,節省空間又環保。傳統的光伏發電設備占地面積大,對于當地的生态造成了一定的破壞,對于失地農民,在未來如何保障,也是問題所在。 發電玻璃可以安裝在農用大棚頂部,大棚下邊正常種植,發電可以調節大棚溫度濕度,其餘發電還可以帶來額外的收入。也可以安裝在汽車頂棚,應用于路燈頂部,家庭房頂安裝可以結合供暖設備,能以很高的效率将水加熱到30-40度,滿足采暖所需。最具有優勢的地方在于可以作為建築材料,應用于大樓的玻璃幕牆,且玻璃幕牆顔色,形狀,透光性,環境适應性都可以找廠家定制。既能滿足采光需求,降低建築能耗,又能環保美觀,充分利用太陽能,一舉多得。潘錦功博士本人的廠房上也采用了這種發電玻璃。
節能環保。每安裝25w發電玻璃的産品,所産生的節能減排效果,相當于在地球上多種了一棵樹。如果一小塊發電玻璃的功率是25w,那也就是說在建築材料上多使用一塊幕牆,一塊頂棚材料。那就是在地球上種了一棵樹,為地球多種樹,何樂而不為?
發電玻璃推廣依然任重道遠作小面積材料成本高,大面積材料技術工藝要求高,國家對于玻璃牆幕尺寸有限制。目前還是定制化的階段,距離全面實現覆蓋還很遠。碲化镉作為發電玻璃的原材料需要碲資源,碲礦資源稀少,全球碲資源儲量僅有2.4萬噸,碲資源獨特,全球年産量有限,行業内企業數量不多。镉是劇毒,用了這種玻璃,意味着必須有回收機制,玻璃碎了不能随便丢,必須有專門的回收機制,而這也意味着大力推廣這種發電玻璃需要很長的路要走。
發電玻璃正在引領清潔能源時代
科技的進步總是給人帶來驚喜,近年來,不少發達國家已經把鍍膜類太陽能發電技術作為最有前景的能源方向扶持,美國麻省理工大學發布了名為《太陽能未來》的研究報告,美國政府也在大力扶持這種新技術。而預計未來這種發電形式将成為分布式發電的最重要形式。太陽能正從小衆需求,變成了足以發電産業變革的重要力量,而中國作為太陽能資源豐富的國家,加上諸多先進企業的技術革新和進步。發電玻璃類的鍍膜太陽能技術将引領能源轉型的領頭者。未來,太陽能技術将大規模代替化石能源,或許依靠發電玻璃這種環保清潔的能源會改變世界能源格局。
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