观冬奥·向未来丨冬奥会场馆的玻璃会发电！央企自研新建筑材料助力绿色奥运

建筑物也能成为发电站，神奇的转换得益于“碲化镉发电玻璃”的应用，这一新型建筑材料兼具艺术性与实用性，实现了科技与绿色的完美融合。

在2022年北京冬奥会项目建设中，中国工程院院士、中国建材集团（以下简称中建材）总工程师彭寿带领团队自主研发的碲化镉（CdTe）发电玻璃，分别应用于国家速滑馆和张家口冬奥会场馆BIPV建筑一体化项目，以及赤城奥运走廊项目中。

制造成本低、弱光也能发电，冬奥项目的应用吸引了外界对碲化镉玻璃技术的关注。实际上，这一技术的市场前景备受认可，是近年来“跨界”研究的热点领域。我国企业“十年磨一剑”终于自主研发成功，突破了国外企业的垄断。当前，碲化镉发电玻璃的市场拓展尚处于早期，我国主要有三家具备量产能力的企业，均在加大产能扩张的阶段。

打破垄断，中国企业自主研发碲化镉薄膜弱光发电玻璃

碲化镉发电玻璃将太阳能发电与与大面积的玻璃立面、门窗相结合，被誉为“挂在墙上的油田”。

作为新能源、新材料领域的科技创新成果，中建材旗下企业研制的大面积碲化镉发电玻璃与中国空间站、C919国产大飞机、“九章”量子计算机、“奋斗者”号全深海载人潜水器等，于去年10月一起亮相国家“十三五”科技创新成果展。

相关研发项目启动于十余年前，技术的突破是在2017年，国资委官网当年9月披露，中建材旗下成都中建材光电材料有限公司（以下简称成都中建材）生产的世界第一块大面积碲化镉薄膜弱光发电玻璃（注：常简称为碲化镉发电玻璃）在四川成都成功下线，标志着中国首条具有国际先进水平的年产80兆瓦碲化镉薄膜弱光发电玻璃工业4.0示范生产线正式投产。

玻璃如何实现发电？人民日报社旗下中国经济周刊官网2018年1月有过形象的报道：通过在绝缘的半导体玻璃上，均匀涂抹仅4微米厚、相当于头发丝的百分之一的碲化镉光电薄膜，就能让“玻璃”实现“变身”，成为可发电的建筑材料。

彭寿接受新华网采访时指出，碲化镉发电玻璃还具有弱光性能好、抗衰减等特点，早晚都可以发电，即便在弱光条件下也可通过光电转化产生电能，原本的砖头、幕墙等耗能材料被碲化镉发电玻璃这种绿色可回收可发电的多功能建筑材料替代，加上储能后，建筑物就成了一个发电站。

在应用至冬奥场馆之前，中建材的碲化镉发电玻璃已在国内有不少示范案例。成都中建材官网列示了二十余个示范项目，遍布国内多地，包括南京大数据中心、丽江水泥厂外立面改造项目、山西省政府大楼改造项目、成都双流国际机场T2航站楼屋顶及幕墙等。

国资委官网文章称，碲化镉发电玻璃技术的突破，标志着中国建材不仅掌握了全球领先的大面积碲化镉发电玻璃自主核心技术，而且也打破了国外巨头的垄断。

国家级行业期刊《玻璃》2021年第7期刊载的论文《国内外碲化镉发电玻璃产业发展现状分析》（以下简称论文）介绍，由于技术和资金壁垒极高，目前全球能够量产碲化镉薄膜太阳能电池的企业屈指可数，行业竞争格局十分清晰，目前全球能够大规模量产碲化镉薄膜太阳能电池的国外企业仅有美国First Solar（第一太阳能）一家，能够稳定量产的有美国Toledo Solar和德国Calyxo两家。

产业化起步，新型建筑材料有望走入千家万户

建筑光伏一体化（BIPV）是国内外科研机构、高校以及企业研究与产品开发的热点，其中，碲化镉发电玻璃最具竞争力和发展潜力。

前述中国经济周刊官网报道做过计算，中国目前共有400亿平方米建筑，如果用碲化镉发电玻璃改造其中的10%，那就相当于建设3个三峡水电站。而且，碲化镉发电玻璃设计寿命高达30年，预计6年内就能完全收回成本。

成都中建材官网介绍，于2018年投产世界第一条大面积（1.92平方米）碲化镉发电玻璃生产线，产品当年批量供应市场并实现盈利，目前已实现实验室转换效率20.24%，生产线转化效率15.8%。

“碲化镉发电玻璃是最有希望实现完全平价上网的新能源产品，在新型建筑材料及BIPV领域具有巨大的发展空间，是用科技创新推动供给侧结构性改革的典范。”成都中建材在介绍该产品技术时特别指出。

论文也指出，碲化镉薄膜太阳能电池（注：碲化镉薄膜太阳能电池与半导体玻璃结合就形成了碲化镉发电玻璃）制造成本低，其简单结构大大缩短了生产时间，使制造成本明显下降，据相关企业数据显示，碲化镉发电玻璃从玻璃衬底的安装到电池组件出货的全流程生产时间小于2.5小时。

另外，碲化镉薄膜太阳能电池理论上吸收层厚度在几个微米左右，原材料消耗极少，因而碲化镉电池制造成本较低。最后，碲化镉属于简单的二元化合物系统，容易生产单相材料，制备方法容易实施，有效降低了制造成本。

目前，国内主要有三家企业能够实现量产碲化镉薄膜太阳能电池，除了参与前述成都中建材外，还有龙焱能源科技（杭州）有限公司（以下简称龙焱能源）和中山瑞科新能源有限公司（以下简称中山瑞科）。

其中，龙焱能源由国际光伏专家吴选之教授等人创建，在2011年建成拥有完全自主知识产权的25 MW全自动碲化镉薄膜太阳能电池组件生产线。中山瑞科由明阳智能（601615，SH）投资控股，该公司首条100MW生产线2018年在广东中山投产。

从投产情况来看，目前我国公司正处于产能上升期，主要企业均在加大投资，开拓市场，国家也予以扶持。成都中建材官网显示，碲化镉发电玻璃生产线获得国家发改委“增强国家制造业核心竞争力重大工程”专项支持1.59亿元。明阳智能2021年半年度报告显示，其碲化镉薄膜电池组建建筑一体化应用示范项目计入当期损益的政府补助超过百万元。

封面图片来源：摄图网-400105948