中国发电玻璃崛起,让1/10的摩天大楼换上,发电量能达五座三峡!

说宇宙寻真理 2024-07-12 17:18:49



发电玻璃,这种看似平凡的建筑材料,在阳光下就能自发产生电力。

根据测算,如果将中国摩天大楼的玻璃幕墙总面积的1/10替换为这种发电玻璃,就能够每年平均发电量达到5个三峡电站的水平,约相当于10万兆瓦,这相当于中国年发电量的13%。

美国印度也正是看到这一点,毫不吝啬对我国提出高价购买!

“十三五”黑科技,多座建筑早已用上

深圳北站,这座庞大的交通枢纽,是世界上最大的光伏幕墙建筑之一。站内采用了大面积的发电玻璃。该项目建筑屋顶中间区域,使用了两种不同类型的发电玻璃组件:透光碲化镉组件和不透光碲化镉组件,发电效率分别达到10.9%和13.5%。

这些透光组件犹如为阳光量身定制的小窗,让空间明亮又能源源不断地产生电力。而不透光的组件,则化身为发电小能手,默默贡献着源源不断的电力,有效缓解了电量焦虑,让能源供应更加稳定可靠。

说到碲化镉发电玻璃,不得不提中国建材集团的凯盛科技。作为行业的领军者,凯盛科技在国内率先研制成功中国第一块8.5代TFT-LCD玻璃基板,又成功推出了世界首块超大面积的碲化镉发电玻璃,在国际舞台上大放异彩。

这些黑科技在国家“十三五”科技创新成就展上,与中国空间站、C919大飞机等国之重器同台亮相。

位于上海松江的凯盛机器人大楼,是全国首个将碲化镉发电玻璃,与LOW-E采光玻璃结合的幕墙,其装机功率达到400kWp,年平均发电量达到23万度,每年可节约80吨标准煤的使用,同时实现227吨二氧化碳的减排。

这样的设计,让建筑超越了单纯的居住与工作空间范畴,成为了可持续发展的典范,为城市增添了一座充满未来感的标志性建筑。

中国如何掌控发电玻璃的生产技术?

放眼全球,发电玻璃市场规模已突破100亿美元大关,并预计将在未来几年内,以年均8.5%的增长率持续扩张,2027年有望达到150亿美元的规模。在这一领域,中国无疑是全球的领军者,市场份额稳居榜首,技术实力更是达到了世界顶尖水平。

发电玻璃的光电转换效率不断提高,从最初的10%左右,提升至目前的20%以上。通过材料改进和制造工艺优化,未来这一数值有望突破30%。发电玻璃,是跨界创新的杰出代表,巧妙地将太阳能电池技术,与建筑玻璃融为一体!

发电玻璃广泛采用薄膜太阳能电池技术,用碲化镉(CdTe)材料制成。之所以选用碲化镉(CdTe),主要是因为它具有柔韧和轻盈的特性,非常适合嵌入到玻璃层中,从而实现光电转换功能。

碲化镉(CdTe)太阳能电池,以其高效的光电转换率和稳定性著称。其核心材料——II-VI族半导体,能在玻璃表面,形成一层超薄甚至几乎透明的薄膜,宛如为玻璃,披上了一袭隐形的科技斗篷,既保留了玻璃的通透美感,又赋予了其发电的神奇功能,真正实现了美观与实用的完美融合。

制作这样的发电玻璃,是一项复杂而精细的工艺。其中,真空镀膜技术扮演着至关重要的角色。这层薄膜薄如蝉翼,仅有数微米厚,但制作过程却需极致的精准与细致。任何微小的瑕疵,都可能影响到最终的发电效果。

随后,激光切割技术登场,它如同精准的手术刀,将整片发电薄膜,切割成数十乃至数百个精巧的电池片。这些电池片虽小,却蕴含着巨大的能量,它们如同拼图游戏中的小片,经过精心排列组合,最终汇聚成强大的发电组件。这一过程需要高精度的操作技巧,更需对电池性能与效率有深刻理解与把握。

一旦发电玻璃组件组装完毕,我们便会为它们披上一层坚固的“防护外衣”。这层保护层犹如铠甲,能够有效抵御外界环境变化,确保内部的电池组件,在安全舒适的环境中稳定工作。同时,精心布置电线连接,确保产生的电能,能够畅通无阻地输出,并配备便捷的接线盒,让使用过程更加得心应手。

发电玻璃,尤其是采用碲化镉技术的产品,是太阳能领域的一颗璀璨新星。有厂家自豪地宣称,一片发电玻璃,一年可贡献高达310度的清洁电力,这绝非空穴来风,而是科研团队不懈努力的结晶。他们通过不断优化材料配方,精细调整化学成分与晶体结构,实现了光电转换效率的显著提升。

或重塑全球能源版图

美国与印度等国家,都对中国发电玻璃技术,展现出了浓厚的兴趣与合作意愿。美国,作为清洁能源技术的先驱之一,正面临着紧迫的减排任务。中国的发电玻璃技术,以其高效能与低成本的优势,恰好契合了美国的迫切需求。

印度人口众多,正承载着巨大的能源需求,与环境保护的双重压力。中国的发电玻璃技术,凭借卓越的转换效率和环境适应性,为印度的能源转型之路点亮了希望之光。

然而,中国政府对高科技产品的出口,实施了严格管制,确保关键技术不被未经授权的国外实体获取和使用。对碲化镉发电玻璃,中国执行了严格的出口许可和审批程序。这些程序包括对出口目的地和用途的严格审查,以防止技术被不当使用或复制。

同时,中国对发电玻璃技术的知识产权保护,也力度空前。以凯盛科技为代表的企业,在发电玻璃新技术研发之初,便积极申请专利,确保其合法权益得到有力保障。对于任何侵犯知识产权的行为,中国法律都将严惩不贷,以儆效尤,让全世界看到中国保护技术创新的坚定决心与强大力量。

观察中发电玻璃专利申请的持续增长态势,不难发现,中国在技术创新与知识产权保护方面,正展现出前所未有的活力与决心。

中国的发电玻璃技术,无疑是光伏领域的一匹耀眼黑马,在全球光伏市场上展现出强大的竞争力和创新潜力。这种技术结合了高透光的钢化玻璃,与碲化镉薄膜材料,通过简单且高效的生产工艺,极大地降低了成本和生产时间,远优于市面上其他光伏发电产品。

碲化镉薄膜材料具有优良的透光性能,能够被应用到各种类型的玻璃表面上,从而实现了在全地域范围内进行发电的潜力与设想。一块面积为1.92平方米的发电玻璃每年的发电量可达到310度。

发电玻璃技术展望:一片光明还是迷雾重重?

这种潜力巨大的技术发展和应用,将对全球能源格局产生重大影响。

不过,这发电玻璃技术也不是没难题。首要难题在于碲化镉中的镉元素,其毒性不容忽视。尽管发电玻璃本身不会释放有毒物质,但回收与处理过程必须严谨,以免对环境和人类健康造成潜在威胁。

此外,碲作为稀有元素,其全球储量有限,这直接影响了以碲为基础的玻璃发电材料的经济可行性。过度开采可能导致碲矿资源迅速枯竭,成为未来发展的隐忧。同时,碲矿的开采与加工过程,也可能对环境造成负面影响,这是我们在推动技术进步时,不得不考虑的问题,并需要积极寻求解决方案。

总而言之,我们需要在技术研发与应用中寻求平衡点,既要保证发电玻璃技术的先进性和实用性,也要注重资源的高效利用与环境的可持续保护,让发电玻璃技术真正成为绿色、环保、可持续的能源解决方案。

参考资料:

建筑用碲化镉薄膜发电玻璃 中国标准出版社 2023碲化镉发电玻璃建筑一体化系统构造 西南交通大学出版社 2021

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