一塊發電玻璃，創國內光電轉換效率新紀錄
——京津冀協同創新河北故事④
“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後，薄膜層中會産生電子運動，“變身”可發電的半導體。
這些會發電的玻璃，産自邯鄲中建材光電材料有限公司。
日前，記者走進邯鄲中建材生産車間。清洗、鍍膜、激光刻線……一台&機械手上下襬動，自動化生産線滿負荷運轉。
“訂單已經排到了明年3月，今年預計實現産值2億元。”該公司總經理殷新建告訴記者。
這種發電玻璃，為何如此走俏？
“它們具有結構安全、天然防火、易於維護等優勢，在清晨、陰雨、霧霾等弱光條件下也能穩定發電，被譽為挂在墻上的‘油田’。”殷新建介紹，雖然碲化鎘發電潛力巨大，但過去，規模化製備大尺寸碲化鎘薄膜發電玻璃技術一直被國外壟斷。
中國建材集團研發團隊歷時多年研究，攻克動態鍍膜工藝、成套裝備研發等一系列難題，實現碲化鎘薄膜發電玻璃“中國智造”。2017年，開始在華北地區布局生産基地。
“河北區位優勢明顯，交通便利，物流發達，玻璃産業基礎深厚，而且邯鄲正大力發展新材料産業，是理想的合作夥伴。”殷新建説，雙方“牽手”之初，就志在大尺寸、高轉化率碲化鎘薄膜發電玻璃的智能製造。
2017年12月，邯鄲中建材光電材料有限公司成立。2022年6月，碲化鎘薄膜發電玻璃生産線正式投産。
“我們創新的腳步從未停下，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“發電能力”的核心指標。
實驗室裏，碲化鎘薄膜發電玻璃光電轉換效率可達22.3%，可到了生産線上，1.92平方米的大尺寸發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、腔內流體氣氛、沉積薄膜時的均勻性和穩定性……邯鄲中建材組建起工程師攻堅團隊，反復調整參數設置，僅鍍膜這一個環節，就進行了上百次試驗。
提高發電功率，激光刻線也是關鍵一步。
“每塊玻璃的前電極層、發電層、背電極層要經過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。”吳一民説。
試驗、總結，再試驗、再總結……
今年5月，邯鄲中建材傳來好消息：新一代高效率碲化鎘薄膜發電玻璃下線，經國際權威機構認證，光電轉換效率達到17.26%，創造我國大面積碲化鎘薄膜發電玻璃光電轉換效率新紀錄。
這意味着，一塊玻璃一年的發電量，從270千瓦時提高到315千瓦時，十幾塊這樣的發電玻璃就能滿足一個家庭的全年用電需求。
邯鄲中建材的創新探索，還不止這些。
走進該公司産品展廳，一組透光系列發電玻璃讓人眼前一亮。
“透光玻璃也能吸光發電？”記者好奇地問。
“確實不容易。”吳一民説，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，發電量降低。
如何在“互相打架”的技術指標上尋求突破？
“常規款發電玻璃，就像一塊黑色幕布，想實現透光，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……研發團隊不斷嘗試，從中尋找最優方案。今年年初，他們終於在熱量損失和功率損失中找到了平衡點，透光系列産品成功上市。
“既能透光又能發電，我們是國內市場‘獨一份’。此外，我們還創新推出了炫彩系列、畫卷系列等産品，頗受市場青睞。”細數着一個個新産品，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”發電玻璃的身影，應用場景涵蓋建築幕墻、採光頂、地面電站等。
截至目前，邯鄲中建材已生産100余萬平方米的發電玻璃，相當於每年發電1.5億千瓦時，為國家節省標準燃煤6萬噸。
“碲化鎘薄膜發電玻璃既是綠色建材又是清潔能源，為建築領域減碳降碳、實現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&&。（記者 劉榮榮 王璐丹）
