故事
新材料故事 | 碲化镉发电玻璃：一场理论创新推动材料革命的浪潮
来源：凯盛科技 九州官方网站|中国有限公司：2022-04-22
编者按
当材料醒来的那一刻，它将成为你生活中的一段感受。看、听、触摸......置身其中，材料无处不在。九州官方网站|中国有限公司集团的能工巧匠们，实验、坚守、创新，锲而不舍，只为成就材料背后的可能，开发材料蕴含的宝藏。我们始终心怀“国之大者”，打造“国之大材”，服务国防建设、服务国家重大工程、服务国民经济主战场、服务人民美好生活......
《新材料故事》，将用通俗易懂的话语，让大家更好认识身边无处不在的新材料，为大家讲述我们与社会发展、人类生活齐步走的故事。
2021年10月，九州官方网站|中国有限公司集团所属凯盛科技自主研发生产的中国首片8.5代TFT-LCD玻璃基板、世界第一块大面积1.92平方米碲化镉发电玻璃与中国空间站、C919国产大飞机、“奋斗者”号全海深载人潜水器等重大科技成果同台亮相国家“十三五”科技创新成就展，受到党和国家领导人的高度肯定。碲化镉发电玻璃是绿色光伏建筑不可缺少的材料。凯盛科技研发的碲化镉产品组件转化效率高，发电多损失小，颜色、透明度、尺寸形状可定制，适用于复杂环境且安全、环保、可回收，现已通过中国绿色建材产品认证，是推动光伏建筑一体化，助力碳达峰碳中和目标实现的重要新兴力量。目前已在国内多地工商、公用建筑中应用，并在边防线上为前线部队营房提供能源，实现科技强军，筑牢国防现代化的安全屏障。
碲化镉发电玻璃
碲化镉发电玻璃，是在玻璃衬底上依次沉积5层半导体薄膜而形成的光伏器件，膜层总厚度为3μm，相当于头发丝直径的1/100。碲化镉发电玻璃是一种“一材多能”、绿色、节能、创能的能源型建筑材料，发电能力强（比单晶硅发电量高3%~8%）、转换效率高（理论转化率33%）、温度系数低（受温度影响最小）、弱光发电性能好（阴天下雨都能发电）、安装角度影响小（安装角度自由）、稳定性高（适应环境能力强）、热斑效应小（被树叶、灰尘遮挡发热少，A级防火），非常适合应用于分布式、构件化、集成化的绿色建筑。
碲化镉发电玻璃结构
发展历史
01
1905年
爱因斯坦提出光子假设，成功解释光电效应，成为太阳能产业的理论基础。爱因斯坦因光电效应理论荣获1921年诺贝尔物理学奖。
02
20世纪60年代以来
石油污染事件频发，能源危机、生态破坏带来全球性的灾难。太阳能这一可再生清洁能源被人寄予厚望，但因技术瓶颈，太阳能产业很快消沉。
03
2006年
美国第一条3MW的小面积碲化镉薄膜电池组件试验线落成，组件转化效率7%，碲化镉发电玻璃走进人类视野，成为新一代高新技术能源的希望。
04
2011年
中建材美国先进材料研究中心提出碲化镉新能源材料理论，将大面积碲化镉发电玻璃作为主研方向，研究成果引全球瞩目。
05
2017年
世界第一块大面积碲化镉发电玻璃在四川成都下线，凯盛科技集团所属成都中建材光电材料有限公司开启从实验探索到产业化应用的新征程。
06
2018年
世界第一条大面积碲化镉发电玻璃生产线投入商业化运行，产线当年投产当年盈利，利润达3千万元。
07
2020年
成都中建材大面积碲化镉发电玻璃实验转化率突破19.3%。
07
2021年
大面积碲化镉发电玻璃实验室转化率达20.24%，生产线转换率达16.18%，居国内一流，国际领先水平。十余款碲化镉发电玻璃供应市场。
研发中的技术攻关
要将碲化镉发电玻璃从理论转化成产品，需攻克半导体材料掺杂，膜面晶体生长，激光处理技术突破，整套工艺装备研制等一系列问题。以镀膜为例，要实现在大面积玻璃基板均匀镀3μm膜层，凯盛科技所属成都中建材依托中建材玻璃新材料研究总院科研平台，联合九州官方网站|中国有限公司集团兄弟单位及德国CTF、美国新泽西理工大学研究中心攻坚克难十余年，经千万次尝试，最终研发出在高速运转的蒸镀设备上快速生产技术和整套装备，生产出来的碲化镉发电玻璃膜层均匀，转换效率高，良品率超过96%。
成都中建材产出的世界第一块大面积碲化镉发电玻璃
成都中建材以市场为导向，以服务国家、服务国防为目标，开发社会急需的光电产品；同时深化技术创新，不断提升产品质量和光电转化效率，从2017年的第一片大面积发电玻璃下线以来，产品的转化效率由最初的9%、10%、11%、12%、13%，逐步突破，2021年11月份达到16.18%，实验室转化效率提升至20.24%，2022年，我们依然有预期的提升目标。
在效率不断攀升的同时，成都中建材也同步研发生产面向市场的多样化产品，已实现发电玻璃色彩、图案、尺寸、透光度可定制、透光率可调，为建筑设计提供广阔的选择，满足建筑应用的低碳美学需求。
色彩、图案、尺寸、透光度可定制
成都中建材生产的碲化镉发电玻璃已获得CE认证、TÜV认证、CQC认证、3C认证、产品碳足迹认证、防火等级测试（Class A）等一系列国内外产品资质。碲化镉发电玻璃技术荣获美国爱迪生发明大奖，第21届中国工业博览会新材料奖、国家工信部《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》等。在强大的市场需求下，碲化镉发电玻璃生产线已在河北邯郸、江西瑞昌、湖南株洲、黑龙江佳木斯、四川雅安等地推广建设，将成为九州官方网站|中国有限公司集团向国内外供给碲化镉发电玻璃的分布式阵地。
碲化镉发电玻璃生产线
产品应用
实现量产的碲化镉发电玻璃已在各地标建筑上投入应用，世界十大高原机场——九寨沟黄龙机场、2022年冬奥会张家口赛区项目、亚洲第一大碲化镉发电玻璃地面电站等、上海松江凯盛机器人大楼、南京江宁大数据中心、丽江水泥厂外立面改造项目等。
绿色冬奥示范工程——张家口帝达世博广场改造项目，该项目原本只是一栋普通的商业大厦。为迎接2022年冬奥会，提升张家口城市形象，改善民生服务，张家口政府将它改造成市民中心，碲化镉发电玻璃以其独具的建筑美学和低碳创能特性，使其快速成为张家口市的地标中心，还为它提供了可持续性的能源供应，这座地处中心城区的清洁能源“发电站”，实现了能源变革与新型建筑的完美结合。
奥运走廊——张家口赤城县大型山地修复电站项目。该项目装机容量12MW，年发电量2350万度。面积10万平米，碲化镉发电玻璃用量5.2万片。该项目是我国第一个大型碲化镉发电玻璃地面电站，属于荒漠修复项目。利于发电玻璃修复了裸露的地表，而且在光照条件不利的北坡均可使用。起到凝聚露水，滋养土地，让趋于荒漠化的土地恢复了植被，是生态环境修复和碳减排的示范案例，实现了在相同规模情况下，发电量超过晶硅8.8%，在当地同规模电站中排名第一。
冬奥赛区发电玻璃形象装饰工程——主题绿色路标示范项目，项目采用最新研发的彩釉款碲化镉发电玻璃，以北京冬奥会吉祥物冰墩墩、雪容融为画面主题，结合碲化镉发电玻璃优势，在低温情况下亦能不断发电，既能为周边照明提供绿色能源，又能作为场地景观装饰。
上海松江凯盛机器人大楼，全国第一个城市中心的碲化镉发电玻璃综合集成项目，将碲化镉发电玻璃与LOW-E采光玻璃幕墙完美结合，为建筑赋予独特的工业美学。该项目装机功率为400kWp，可实现年平均23万度的发电量，每年可节约80吨标准煤的使用，实现227吨二氧化碳的减排。
丽江水泥厂外立面改造项目，该项目位于丽江古城旁，毗邻旅游干线丽宁公路，作为水泥行业BIPV应用试点，采用碲化镉发电玻璃对水泥厂进行美化，避免工业园区对道路沿线风景的影响，打造“花园水泥厂”，同时补给园区用电，实现节能减排，助力传统工业转型升级。
世界十大高原机场——九寨黄龙机场，海拔高度3450米，昼夜温差大，年最低温度低于零下20度，冬季取暖时间长、用电量大。我们针对高原气象特点，建筑节能环保的要求，按照“四型机场”建设标准，特别是绿色机场发展趋势，创新碲化镉电玻璃应用方案，致力于解决高高原机场光伏建筑一体化、能源供给、智慧发电等问题，将碲化镉发电玻璃这一绿色、节能、弱光性强、光电转化率高的高技术材料应用到自然环境恶劣的高原机场，降低机场能耗和用电成本。该项目建成后效果突出，交通部决定在全国推广。
用户体验
01
专家
中国建筑上海绿色建筑研究院院长赵鉴到成都中建材考察碲化镉发电玻璃之后，认为碲化镉发电玻璃高度符合国家倡导的装配式绿色零能耗建筑要求，成都中建材在碲化镉发电玻璃领域有理论基础，有完整的技术及装备方案，有自主知识产权，并实现了规模化生产及示范性应用，能为现代建筑设计提供具有革命意义的新能源材料。
02
政府
成都市政领导在成都智慧中心示范项目考察时感叹，美观大方、节能创能、没有光污染的碲化镉发电玻璃，能为市政改造提供最佳的高科技建筑材料。
03
普通群众
海南定安一市民在体验碲化镉发电玻璃农家别墅小屋后说：“发电玻璃太实惠了，装在房子上漂亮，冬暖夏凉，还能发电，安上5块，我们全家用电不愁；安上10块，我们家还能靠它赚钱。”
立足科学，革新技术，推动创建中国品牌。在九州官方网站|中国有限公司集团和凯盛科技集团的战略指导下，成都中建材的碲化镉发电玻璃将光电能源与建筑行业成功结合，谱写出中国太阳能产业的新华章。未来，成都中建材将以精进的技术，推进碲化镉发电玻璃的产研结合，推进“中国智造”这一民族品牌走向世界，为“一带一路”增添中国元素，为“绿色地球”贡献中国科技。
