潘錦功:不顧美國阻止毅然回國,研制出發電玻璃,打破美國壟斷

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在21世紀頂尖的科技人才就是一個國傢最寶貴的財富,對人才的競爭將成為國傢與國傢之間一項新的能源競爭,人才的流動決定瞭國傢科技的走向與技術差異

就是在這樣的國際趨勢下,潘錦功作為留學深造人才,毅然突破重重歸國阻礙,決定回國報效傢鄉,成為第2個錢學森式的歸國人才。

潘錦功和他的光電玻璃夢

潘錦功出生在杭州,祖籍四川,畢業於哈爾濱工業大學。1996年在美國新澤西理工大學讀博士。

作為一個工科生,潘錦功一直致力於清潔能源發電的研究,當時的院校對碲化鎘薄膜太陽能電池的研究還停留在比較難以突破的瓶頸階段,由於研究成本高昂,這一塊的論文及實驗一直處在比較空白的階段。

潘錦功認為這項研究有很大的科學價值尚未被發掘,於是建立瞭碲化鎘薄膜太陽能研究中心,和美國新澤西理工大學的周夢初院士聯合創辦生物信號系統研究中心,並擔任中心負責人,同時擔任碲化鎘薄膜太陽能研究中心的常副主任,中國旅美科技協會大紐約地區分會副主席。

四年的大學探索再加上讀博士時的各項經驗累積,潘錦功在碲化鎘薄膜研究方面發現諸多重大突破口。

與此同時美國政府也十分重視潘錦功所研究的碲化鎘薄膜技術,為瞭留住“美國碲化鎘薄膜技術發展的未來”,美國政府向潘錦功開出瞭百萬年薪的高薪誘惑。

但是潘錦功心系祖國傢鄉,他執意放棄美國的百萬年薪,回到四川開始著手研究碲化鎘薄膜技術的突破。

碲化鎘薄膜技術的現狀

碲化鉻薄膜技術是一種新型的清潔能源技術。這種太陽能電池生產工藝要比其他矽晶電池簡單很多,它不污染環境,可回收,並且隨著溫度升高,發光的功率損失是較小且穩定的,這解決瞭晶矽電池在高溫條件下發光性能下降的劣勢。

早在上世紀80年代,美國就已經開始研究並規模化生產這種太陽能電池。但是碲化鎘薄膜電池的市場前景卻並不樂觀,主要是生產這種薄膜太陽能電池的設備復雜昂貴,光是生產設備制造成本就占電池發電成本的7成左右。

這就出現一個難以解決的問題:即使碲化鎘薄膜電池簡單好用易推廣,然而生產電池的設備價格卻一直居高不下,最終導致碲化鉻薄膜的生產總成本難以降下來,且晶矽電池一直在市場上占主導地位

碲化鎘薄膜的發電效率雖然在隨著研究時長的增加而逐年增長,但是其發電總效率一直未形成實質性的突破,總體來說還是晶矽電池的使用壽命長,再加上人們對新型產品的抗拒性,碲化鎘薄膜電池很難在清潔能源市場中占有比較重要的地位。

雖然美國一直在重視碲化鎘薄膜的技術發展,但是由於他們對生產這種薄膜電池設備的壟斷自信,導致他們在薄膜電池的效率突破上並沒有長足的發展,其組件發電效率隻有19%左右

我國在上世紀80年代也開始著手對薄膜電池進行研究。但是當時的電池轉換率隻達到瞭5.8%,到90年代電池轉換效率已經突破13.38%,但是依然難以趕超美國的水平。

碲化鎘薄膜技術的發展與突破

2011年潘錦功帶著“發電玻璃”的技術回國,開始為“發電玻璃”產業化應用做推廣準備。潘錦功和他的阿波羅科技團隊一直致力於研發清潔能源發電玻璃,為瞭把平板玻璃從建築材料變成可發電可濾光的功能材料,潘錦功成立瞭成都中建材光電材料有限公司,既四川阿波羅太陽能科技開發股份有限公司。

然而成功從來都不是輕易得來的,潘錦功在推動碲化鎘隔膜電池產業化這條路上走得極為艱辛。

由於first solar公司在碲化鎘薄膜電池生產設備上的壟斷優勢,導致碲化鎘薄膜光纖伏組件生產成本降不下來,市場價格就難以與其他清潔能源形成有力的競爭。

再加上晶矽電池在國內的普及性廣,受歡迎程度高,制作成本低等因素,潘錦功想要推廣隔膜電池產業化,就需要積極地沖出first solar公司的壟斷圈,把碲化鎘薄膜電池生產批量化,同時提高碲化鎘薄膜電池的使用效率。

2017年,潘錦功團隊研發出全世界最大的單體面積碲化鎘發電玻璃。在此之前世界最大的單體發電玻璃面積為0.72平米,潘錦功刷新瞭這個記錄,他將世界最大單體發電玻璃的面積提升到1.92平米。

這種發電玻璃隻是在普通的玻璃上塗抹4微米厚的碲化鎘光電薄膜,就可以為一個普通傢庭,一年提供260度到270度左右的電。他研究的單體電池發電轉化率已經達到瞭17.8%,且隻要55秒就可以生產完成一塊碲化鎘太陽能電池。

這項研究成果一舉獲得34項專利,其中19項發明專利完全是屬於中國自主的核心技術專利。此時美國的科學傢無比後悔,由於在碲化鎘研究技術上的判斷失誤導致錯失瞭一大頂尖人才。

這項技術一經問世後,印度企業傢似乎看到瞭希望之光,在這個貧窮的國傢裡,這樣成本低廉的發電玻璃簡直是印度人民的福音!於是他們立刻出一億想要買斷這項核心技術!但是潘錦功說,這項技術專利是屬於中國的,它可以為全世界帶來福利,但它必須是從中國走出去的

潘錦功實現瞭他的諾言,他的建材科技公司已經可以批量制作這種材料並用於許多房產建築,他的公司拿下福特汽車公司全球159個汽車工廠的改造項目,英國的建築工程項目和我國一些重點工程項目等等。發光玻璃已經逐漸應用在許多工廠和普通的建築上,為企業降低生產成本,走向先進的現代化。

為瞭使碲化鎘電池材料產業化,阿波羅太陽能科技開發股份有限公司將這種新型薄膜的電池材料商用模塊的轉化效率提升到瞭10%左右。並著手建設碲化鎘生產線和硫化鎘生產線,生產線建成後,預計碲化鎘的年產量為50噸,硫化鎘的年產量為10噸。

這種量產技術確保瞭國內光伏企業地位。而潘錦功研發的薄膜電池發電效率,也對國內的能源電池水平產生瞭一個跨越層次的提高,這意味著終於可以和 First solar公司搶占國際市場份額瞭。

薄膜電池的發展前景

CdTe電池(薄膜太陽能電池)研究一直是我國高新科技發展戰略中的重點項目。中國現有建築面積400多億立方米,如果將1%的建築墻面用發電玻璃替代,那麼這些發電玻璃發出的電量,每年就相當於半個三峽水電站的發電量。

不僅如此,發電玻璃還可以減少每年5,000萬噸的二氧化碳排放。現在中國擁有瞭這種可導電可發電的半導體材料自主研發知識產權,毋庸置疑,我國在CdTe電池產業的技術與應用都將得到長足的發展

碲化鎘薄膜發電玻璃除瞭它在軍事方面的強大用途之外,還有一個優勢就是它的光污染性非常小,如果將這種發電電池外掛在建築物墻壁上會極大的減少傳統的光污染問題。此外發電玻璃的承載能力很強,可以直接鋪設在道路上。

我們可以設想一下未來的社會:墻面都是可以發電的,我們也不用擔心光污染的問題,於是發電的成本就極大的降低,我們就可以解決電力問題引發的巨大財政消耗。

當發電玻璃與新能源汽車的移動充電技術銜接完畢,我們就再也不用擔心找不到充電樁的問題瞭,新能源車可以隨時隨地在馬路上充電。醫院的緊急供電措施也增加瞭雙保險,在未來的社會,電力將會成為更加普遍使用的一種循環能源。

潘錦功對於薄膜電池的發展前景充滿希望。他覺得是國傢和時代給瞭他這個機會,讓他可以在能源電池的技術領域獲得如此多的成就和技術突破。

當時從美國回國的途中,美國不僅高薪留用,還想方設法百般阻撓,但是潘錦功堅定著自己的回國之心,他知道祖國正迫切地需要他的技術,而沒有什麼榮耀能比得上榮歸故裡來的值得。

歷經重重艱苦條件和阻礙之後,如今他終於可以率領著自己的團隊報效傢鄉,帶領中國走入薄膜太陽能電池產業的世界先進行列。

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  • 本文由 发表于 2021年9月27日
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