成都新Tech｜打破垄断！这一“成都造”实现“有光就有电”

从实验室到生产线

从科学家到企业家

历经10年

潘锦功和他的团队

打破了国外垄断

把玻璃“变身”半导体

实现了碲化镉玻璃的“成都智造”

有光就有电

玻璃“变身”半导体的科技奥秘

       走进已经举办世界科幻大会的成都科幻馆，一朵金属蓝色的“星云”格外引人注意，“星云”顶部水滴状的“科幻之眼”，白天它静静地回望太阳，夜晚还能自己发电。这朵美丽“星云”的材料就来自潘锦功和他的团队所在公司——成都中建材光电材料有限公司（以下简称“成都中建材”）。

图据：2023成都世界科幻大会（ID：Chengduworldcon2023）

       “有光就有电，这就是碲化镉发电玻璃的秘密。”在成都中建材的展厅，潘锦功边拉开墙上的红色幕布边介绍道，“发电玻璃的结构好比‘三明治’，在两块玻璃之间，多了一层4微米厚的碲化镉薄膜电池。当太阳光照射到发电玻璃后，薄膜层中产生电子运动，玻璃就‘变身’可发电的半导体。”果然，红色幕布下的黑色玻璃板一被阳光照射，与玻璃板相连的小灯泡们就逐渐亮起，当幕布盖上，小灯泡又熄灭。

       指着陈列的玻璃产品，潘锦功介绍说：“你仔细看，玻璃里有一条一条的线，每一条线都是我们的一个小发电机，所以在室内没有太阳的时候，我们生产的碲化镉玻璃依然能够发光。”

       事实上，就在去年的成都大运会上，碲化镉发电玻璃被制成路标指示牌，也被用于成都大运会运动员下榻酒店的屋顶改造工程。而在前年北京举行的冬奥会上，碲化镉发电玻璃也助力冬奥场馆实现100%清洁能源供电。

       不仅如此，碲化镉玻璃的应用也“遍地开花”，不止成都科幻馆、成都大运会的场馆，它还在成都科创生态岛、张家口市民中心、九寨沟黄龙高原机场等现代化建筑地标中得以应用。

打破国外垄断

实现碲化镉发电玻璃“成都造”

       作为一种绿色材料，碲化镉玻璃虽被誉为挂在墙上的“油田”，但让玻璃从绝缘体变成导体还能有发电功能，技术难度极高，且碲化镉薄膜只有3微米，相当于头发丝直径的一百分之一。

       为何选择这么具有挑战的研究方向？

       将时间拨回到1996年，当时正在美国新泽西理工大学攻读电子电气硕士和博士的潘锦功注意到了一种新型材料——碲化镉。

       “碲化镉是理论上拥有最高转换效率的材料之一，1微米的碲化镉可实现90%以上的可见光吸收。”虽然当时大家普遍不看好碲化镉光电转化研究。但是，潘锦功认为这项研究有很大的科学价值，如果能用它制成发电玻璃，潜力巨大。

       “别人都做不到的，如果我们做成了就是0到1的突破。”带着这个信念，2007年，潘锦功在美国新泽西理工大学创立了美国第一个碲化镉材料研究中心，率先在国际上开展碲化镉材料特性研究，研究解决半导体材料掺杂、膜面晶体生长等系列难题。

       2010年，潘锦功从海外归来。此时，大面积碲化镉发电玻璃的研发和产业化在国内外尚属空白。潘锦功和一批留美博士集资2000万美元，开始探索碲化镉弱光发电玻璃的规模化生产。

       团队把创业地选在了成都，因为四川矿产资源丰富，特别是碲金属储量丰富，境内拥有世界唯一以碲为主的碲铋矿床。

       在夜以继日的努力“加持”下，潘锦功和团队于2011年在国际上首次提出碲化镉薄膜材料多能级掺杂载流子密度图解法，并制出样品。

       但是，产品还没有生产出来，潘锦功和团队又遇上一系列资金难题。在最困难的2012年，公司300多名员工只剩下29人。但是，一次雪中送炭的项目资金支持，让潘锦功实现了“谷底反弹”。

       终于，2017年8月，潘锦功和团队在成都生产出全球第一片大面积（1.92平米）碲化镉发电玻璃，实现了碲化镉发电玻璃的“中国智造”。 在此之前，世界最大的单体发电玻璃面积仅为0.72平方米。

       2018年4月，我国首条大尺寸碲化镉发电玻璃生产线在成都中建材成功投产，这也是世界首条100兆瓦大面积碲化镉发电玻璃生产线。这项技术成果共获得34项专利，其中19项发明专利完全属于我国自主核心技术专利。

从“科学家”到“企业家”

让“发电玻璃”走入千家万户

       “我们的碲化镉是从废渣废料里提取的，真正实现了变废为宝。”潘锦功很自豪地算了一笔账，一块1.92平米的碲化镉发电玻璃在成都一年的发电量是270度左右，使用年限与建筑寿命相当。碲化镉发电玻璃每生产1度电，仅排放11克二氧化碳，而传统火电厂每生产一度电，排放的二氧化碳大约是它的90倍。

       目前，碲化镉发电玻璃先后纳入国家的多个推广应用目录，获得中国首批绿色建材认证等多个国内外行业大奖。潘锦功相信，未来建筑的发展方向是节能低碳，碲化镉发电玻璃作为太阳能建筑一体化（BIPV）产品，对于实现建筑“净零排放”、实现“负碳建筑”，具有重要示范和推广意义，“我们期待，未来走在世界上任何一个地方，抬头就能看到中国的发电玻璃。”

       从海归科学家到蓉漂创业者，潘锦功认为“在成都的13年，我们做成了5件事”，一是提出中国人自己的碲化镉掺杂理论方法，获美国爱迪生发明奖；二是研发高纯碲制备技术解决了基础材料提纯问题，获科技部重大专项；三是研究了半导体合金制备技术，获四川省科技进步一等奖；四是研发的大尺寸自主工艺，获建材行业联合会技术发明一等奖；五是形成规模化生产成套技术装备，获中国工业大奖表彰。

       据了解，2023年以来，成都将科技成果转化作为“一号工程”加速推进，建立了重大科技成果转化联席会议制度，组建科技成果转化专班，并出台实施《成都市进一步有力有效推动科技成果转化的若干政策措施》。

       随着政策推动，成都科技成果转化正是好时候。手握“硬科技”投身创业的身影越来越多，潘锦功们的成果转化故事也会越来越多。

出品：成都科技融媒体中心