京津冀协同创新河北故事④｜一块发电玻璃，创国内光电转换效率新纪录

一块发电玻璃，创国内光电转换效率新纪录

——京津冀协同创新河北故事④

“1号步梯”“2号步梯”“特邀持票人员由此上楼”……

9月12日19时，邯郸体育中心场馆外，30个引导灯箱准时亮起，为参加河北省第十六届运动会田径项目比赛的运动员和现场观众提供清晰的路线指引。

这些灯箱很“神奇”——外壳上找不到一条连接电源的线路。

那它们靠啥发电呢?答案，就是灯箱背面的黑色玻璃。

这块玻璃，其实是一块碲化镉薄膜太阳能电池。它的结构好比“三明治”，在两块超白高透的玻璃之间，均匀沉积一层4微米厚的碲化镉薄膜，当太阳光照射到薄膜层后，薄膜层中会产生电子运动，“变身”可发电的半导体。

这些会发电的玻璃，产自邯郸中建材光电材料有限公司。

日前，记者走进邯郸中建材生产车间。清洗、镀膜、激光刻线……一台台机械手上下摆动，自动化生产线满负荷运转。

“订单已经排到了明年3月，今年预计实现产值2亿元。”该公司总经理殷新建告诉记者。

这种发电玻璃，为何如此走俏?

“它们具有结构安全、天然防火、易于维护等优势，在清晨、阴雨、雾霾等弱光条件下也能稳定发电，被誉为挂在墙上的‘油田’。”殷新建介绍，虽然碲化镉发电潜力巨大，但过去，规模化制备大尺寸碲化镉薄膜发电玻璃技术一直被国外垄断。

中国建材集团研发团队历时多年研究，攻克动态镀膜工艺、成套装备研发等一系列难题，实现碲化镉薄膜发电玻璃“中国智造”。2017年，开始在华北地区布局生产基地。

“河北区位优势明显，交通便利，物流发达，玻璃产业基础深厚，而且邯郸正大力发展新材料产业，是理想的合作伙伴。”殷新建说，双方“牵手”之初，就志在大尺寸、高转化率碲化镉薄膜发电玻璃的智能制造。

2017年12月，邯郸中建材光电材料有限公司成立。2022年6月，碲化镉薄膜发电玻璃生产线正式投产。

“我们创新的脚步从未停下，比如，这两年我们一直在提升光电转换效率上‘较劲’。”该公司总经理助理、技术中心副主任吴一民透露。

光电转换效率，是衡量一块玻璃“发电能力”的核心指标。

实验室里，碲化镉薄膜发电玻璃光电转换效率可达22.3%，可到了生产线上，1.92平方米的大尺寸发电玻璃光电转换效率仅为14%。

“每向前提升0.1%，都是披荆斩棘的过程。”吴一民坦言。

衬底温度、腔内流体气氛、沉积薄膜时的均匀性和稳定性……邯郸中建材组建起工程师攻坚团队，反复调整参数设置，仅镀膜这一个环节，就进行了上百次试验。

提高发电功率，激光刻线也是关键一步。

“每块玻璃的前电极层、发电层、背电极层要经过3次激光刻线，刻线要平行度高，边缘平滑无毛刺，同时，必须防止光斑重叠，对操作要求极高。”吴一民说。

试验、总结，再试验、再总结……

今年5月，邯郸中建材传来好消息：新一代高效率碲化镉薄膜发电玻璃下线，经国际权威机构认证，光电转换效率达到17.26%，创造我国大面积碲化镉薄膜发电玻璃光电转换效率新纪录。

这意味着，一块玻璃一年的发电量，从270千瓦时提高到315千瓦时，十几块这样的发电玻璃就能满足一个家庭的全年用电需求。

邯郸中建材的创新探索，还不止这些。

走进该公司产品展厅，一组透光系列发电玻璃让人眼前一亮。

“透光玻璃也能吸光发电?”记者好奇地问。

“确实不容易。”吴一民说，吸光和透光本身就是矛盾的，增加透光度必然会引起光电转换能力不足，发电量降低。

如何在“互相打架”的技术指标上寻求突破?

“常规款发电玻璃，就像一块黑色幕布，想实现透光，就要通过肉眼成像原理的无感化设计，去除掉部分遮光膜层。”吴一民介绍，这就需要用激光在发电层和背电极层刻划出透光线。

透光线宽度、激光功率、刻划速度……研发团队不断尝试，从中寻找最优方案。今年年初，他们终于在热量损失和功率损失中找到了平衡点，透光系列产品成功上市。

“既能透光又能发电，我们是国内市场‘独一份’。此外，我们还创新推出了炫彩系列、画卷系列等产品，颇受市场青睐。”细数着一个个新产品，吴一民满脸自豪。

有光就有电，美观还低碳。如今，在甘肃、山东、江苏等地，都能看到这块“邯郸造”发电玻璃的身影，应用场景涵盖建筑幕墙、采光顶、地面电站等。

截至目前，邯郸中建材已生产100余万平方米的发电玻璃，相当于每年发电1.5亿千瓦时，为国家节省标准燃煤6万吨。

“碲化镉薄膜发电玻璃既是绿色建材又是清洁能源，为建筑领域减碳降碳、实现从高耗能向零耗能转变提供了新思路，未来一定‘大有作为’。”殷新建信心满满地表示。(河北日报记者刘荣荣、王璐丹)