12 月 15 日，中国工程院院刊《Engineering》发布“ 2022 全球十大工程成就”。其中，第十项就是太阳能光伏发电。

太阳能光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、建站经济便利等技术优势。近年来，受全球气候变化和能源转型影响，太阳能光伏发电取得了前所未有的快速发展。截至 2021 年年底，全球累计光伏装机已经达到 942GW，中国、欧盟和美国位列前三位。硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、聚光太阳能电池等均有突破，实验室能源转换率已达 24.7%，企业能源转换率已达 17%。作为人类利用太阳能最普遍和最有前景的技术路径，太阳能光伏发电有望引领未来全球能源绿色革命。

作为太阳能光伏发电的一个新兴产业：发电玻璃(薄膜太阳能电池的一种)，在最近几年悄然兴起。说起发电玻璃在中国的异军突起，就要提到一个人，他就是从美国回国创业的潘锦功博士。


㈠ 潘锦功的创业历程

潘锦功祖籍四川，20世纪70年代出生在浙江杭州，1992年，潘锦功考进了四川成都电子科大化学系。1996年大学毕业后，潘锦功经老师推荐前往美国新泽西理工大学攻读化学博士学位。获得博士学位后，他留在学校的研究中心继续研究碲化镉材料。曾担任新泽西理工学院碲化镉薄膜太阳能研究中心常务副主任。

2009年，他回成都参加新能源展会，作了一场关于碲化镉技术的学术报告，他看到了回国创业的广阔前景。

2010年，美国一家美国能源公司开出两千万美元的条件，来换取潘锦功研发项目的专利使用权。印度得知后，更是以一亿美元的出价来购买潘锦功的专利。美国国会曾宣称，潘景功掌握的技术将直接关系到美国未来国家能源安全，扬言不让潘锦功回国。

2011年，潘锦功成功离开美国回到中国，便自己创业专门研究发电玻璃。

2017年，他的团队终于取得突破，在一片1.92平米的发电玻璃可以为一个普通家庭，一年提供260度到270度左右的电，他研究的单体电池发电转化率已经达到了17.8％。他带领团队在新材料新能源领域完成了34项国家专利的申请，其中发明专利19项。潘景功的技术突破让中国转身之间挤进一个千亿级别产业。

2019年1月，潘锦功参加了在人民大会堂举行的中国第二届“杰出工程师奖”颁奖典礼。在2019年9月第三届全国双创周期间，潘锦功还携了世界第一块大单体面积碲化镉“发电玻璃”赴京参展。最终，他的项目获得国家发展改革委“增强制造业核心竞争力重大工程包”专项支持1.59亿元。

潘景功现在担任成都中建材光电材料有限公司总经理，成都中建材光电材料有限公司是一家混合所有制企业：央企中建材控股55%，潘锦功和他的阿波罗团队占股35%，双流地方国企占股10%。公司的生产线只要55秒就可以生产完成一块单片规格为1.2米×1.6米碲化镉太阳能电池。

㈡ 解密神秘的发电玻璃

发电玻璃，全称为碲化镉薄膜太阳能电池，是一种高性能电池，它的制作原理是在两块普通玻璃之间，均匀的涂抹一层4微米厚的碲化镉光电材料，使原本绝缘的普通玻璃变成了可导电的导体。换句话说，发电的是薄膜而不是玻璃，这种技术是薄膜太阳能电池技术中的一种。

碲化镉薄膜光伏电池则具有以下几个优点：

制造成本低：与其他太阳能电池相比，碲化镉薄膜电池结构简单，因此制造成本较低。

转换效率高：碲化镉薄膜太阳能电池的理论光电转换效率约为32%，高于晶硅、砷化镓等其他类型的太阳能电池。

温度系数低：温度系数比晶体硅太阳能电池低一半左右，所以更适合于高温、沙漠及潮湿地区等严苛应用环境。

弱光效应好：无论在清晨、傍晚，还是阴云雨天等弱光环境下都能发电，具有比晶硅电池长得多的发电时间。

环境友好：与外界的担忧相反，虽然镉元素有剧毒，但碲化镉是稳定的化合物，能被安全使用。碲化镉被密封在两块玻璃之间，常温下没有镉的释放。即使在1100℃的高温下，99.96%的碲化镉都被熔化的两块玻璃封住而没有泄漏。而其他几种太阳能电池及燃煤其他能源也有镉的排放，碲化镉玻璃的镉排放量反而是最低的。

因此，相比于其他几种薄膜太阳能电池，碲化镉电池得到了较为迅速的发展，成为仅次于晶体硅的第二种最常见的光伏技术，目前占世界市场份额的5%。但由于技术壁垒极高，目前全球范围内有量产能力的碲化镉电池企业仅有美国第一太阳能、德国Calyxo及中国的成都中建材光电材料有限公司等少数几个企业。


㈢ 影响发电玻璃大规模推广的因素

技术上，尽管碲化镉电池的理论效率高达32%，并早在1993年实验室效率已达16%，但在随后的18年里迟迟未能突破，其主要原因是薄膜沉积工艺和界面工程水平较低，导致效率损失居高不下。

在光伏产业的竞争中，想要增强竞争力，扩大市场份额，提升电池效率，实现降本增效是唯一途径。碲化镉薄膜发电玻璃在光伏电站投资领域，很难撼动晶硅光伏的绝对主导地位。晶硅庞大的产业链已形成规模优势，更大的产业规模可以迅速拉低产品成本。而目前碲化镉生产线相比规模偏小，较小的规模较难降低成本。

发电玻璃目前没有广泛应用到家庭中，国家考量层面上还有两个顾虑。

第一，碲元素的储量。碲元素是地球上的稀有元素，目前已知地球上碲元素的储量为14.9万吨，中国只有2.2万吨，所以发电玻璃的制作原料是有限的，没有过多的制作原料，这项技术不好普及。

第二，镉的危害。这种元素对人体的危害很大，会引起人体皮肤溃疡，长期吸入会导致呼吸系统的溃疡，若是不小心进入眼中还会导致视力下降或失明。虽然发电玻璃本身并无毒害，但是国家必须建立完好的回收利用机制，避免废旧发电玻璃中的镉外逸到环境中去。


㈣ 发电玻璃在国内的应用

碲化镉薄膜是全透明的材质，这意味着“发电玻璃”的应用范围十分广泛，不必局限在墙壁和屋顶上，门窗上也同样适用，倘若普通玻璃幕墙被“发电玻璃”取代，那么不仅光污染问题能得以解决，我们身边的建筑物也都会变身成小型发电站，日常用电更加便利。

因为“发电玻璃”易于携带，如果运用在军事中，可以直接在野外为军区通讯基站提供电力支持。除此之外，“发电玻璃”还有很强的承重能力，利用这种特性，我们可以把它运用在道路建设上，把道路变成充电站，现在电动汽车的研发技术也在不断革新，未来也将会成为汽车领域的一大趋势，届时两者相得益彰，生活将会更加便利。

目前国内已实现碲化镉薄膜发电玻璃落地应用的建筑包括：成都双流国际机场、成都川开电气、张家口市民中心、上海松江机器人工业园大楼、山西省政府大楼、成都智慧中心、攀枝花石墨碳工业园、九寨沟黄龙高原机场、安徽桐城工业区大型厂房、北京冬奥会运动场馆等。


原标题：光伏新能源中异军突起的发电玻璃产业