從實驗室到生産線
從科學(xué)家到企業家
曆經(jīng)10年
潘錦功和他的團隊
打破了國(guó)外壟斷
把玻璃“變身”半導體
實現了碲化镉玻璃的“成(chéng)都(dōu)智造”
有光就有電
玻璃“變身”半導體的科技奧秘
走進(jìn)已經(jīng)舉辦世界科幻大會的成(chéng)都(dōu)科幻館，一朵金屬藍色的“星雲”格外引人注意，“星雲”頂部水滴狀的“科幻之眼”，白天它靜靜地回望太陽，夜晚還(hái)能(néng)自己發(fā)電。這(zhè)朵美麗“星雲”的材料就來自潘錦功和他的團隊所在公司——成(chéng)都(dōu)中建材光電材料有限公司（以下簡稱“成(chéng)都(dōu)中建材”）。
圖據：2023成(chéng)都(dōu)世界科幻大會（ID：Chengduworldcon2023）
“有光就有電，這(zhè)就是碲化镉發(fā)電玻璃的秘密。”在成(chéng)都(dōu)中建材的展廳，潘錦功邊拉開(kāi)牆上的紅色幕布邊介紹道(dào)，“發(fā)電玻璃的結構好(hǎo)比‘三明治’，在兩(liǎng)塊玻璃之間，多了一層4微米厚的碲化镉薄膜電池。當太陽光照射到發(fā)電玻璃後(hòu)，薄膜層中産生電子運動，玻璃就‘變身’可發(fā)電的半導體。”果然，紅色幕布下的黑色玻璃闆一被(bèi)陽光照射，與玻璃闆相連的小燈泡們就逐漸亮起(qǐ)，當幕布蓋上，小燈泡又熄滅。
指著(zhe)陳列的玻璃産品，潘錦功介紹說：“你仔細看，玻璃裡(lǐ)有一條一條的線，每一條線都(dōu)是我們的一個小發(fā)電機，所以在室内沒(méi)有太陽的時候，我們生産的碲化镉玻璃依然能(néng)夠發(fā)光。”
事(shì)實上，就在去年的成(chéng)都(dōu)大運會上，碲化镉發(fā)電玻璃被(bèi)制成(chéng)路标指示牌，也被(bèi)用于成(chéng)都(dōu)大運會運動員下榻酒店的屋頂改造工程。而在前年北京舉行的冬奧會上，碲化镉發(fā)電玻璃也助力冬奧場館實現100%清潔能(néng)源供電。
不僅如此，碲化镉玻璃的應用也“遍地開(kāi)花”，不止成(chéng)都(dōu)科幻館、成(chéng)都(dōu)大運會的場館，它還(hái)在成(chéng)都(dōu)科創生态島、張家口市民中心、九寨溝黃龍高原機場等現代化建築地标中得以應用。
打破國(guó)外壟斷
實現碲化镉發(fā)電玻璃“成(chéng)都(dōu)造”
作爲一種(zhǒng)綠色材料，碲化镉玻璃雖被(bèi)譽爲挂在牆上的“油田”，但讓玻璃從絕緣體變成(chéng)導體還(hái)能(néng)有發(fā)電功能(néng)，技術難度極高，且碲化镉薄膜隻有3微米，相當于頭發(fā)絲直徑的一百分之一。
爲何選擇這(zhè)麼(me)具有挑戰的研究方向(xiàng)？
將(jiāng)時間撥回到1996年，當時正在美國(guó)新澤西理工大學(xué)攻讀電子電氣碩士和博士的潘錦功注意到了一種(zhǒng)新型材料——碲化镉。
“碲化镉是理論上擁有最高轉換效率的材料之一，1微米的碲化镉可實現90%以上的可見光吸收。”雖然當時大家普遍不看好(hǎo)碲化镉光電轉化研究。但是，潘錦功認爲這(zhè)項研究有很大的科學(xué)價值，如果能(néng)用它制成(chéng)發(fā)電玻璃，潛力巨大。
“别人都(dōu)做不到的，如果我們做成(chéng)了就是0到1的突破。”帶著(zhe)這(zhè)個信念，2007年，潘錦功在美國(guó)新澤西理工大學(xué)創立了美國(guó)第一個碲化镉材料研究中心，率先在國(guó)際上開(kāi)展碲化镉材料特性研究，研究解決半導體材料摻雜、膜面(miàn)晶體生長(cháng)等系列難題。
2010年，潘錦功從海外歸來。此時，大面(miàn)積碲化镉發(fā)電玻璃的研發(fā)和産業化在國(guó)内外尚屬空白。潘錦功和一批留美博士集資2000萬美元，開(kāi)始探索碲化镉弱光發(fā)電玻璃的規模化生産。
團隊把創業地選在了成(chéng)都(dōu)，因爲四川礦産資源豐富，特别是碲金屬儲量豐富，境内擁有世界唯一以碲爲主的碲铋礦床。
在夜以繼日的努力“加持”下，潘錦功和團隊于2011年在國(guó)際上首次提出碲化镉薄膜材料多能(néng)級摻雜載流子密度圖解法，并制出樣(yàng)品。
但是，産品還(hái)沒(méi)有生産出來，潘錦功和團隊又遇上一系列資金難題。在最困難的2012年，公司300多名員工隻剩下29人。但是，一次雪中送炭的項目資金支持，讓潘錦功實現了“谷底反彈”。
終于，2017年8月，潘錦功和團隊在成(chéng)都(dōu)生産出全球第一片大面(miàn)積（1.92平米）碲化镉發(fā)電玻璃，實現了碲化镉發(fā)電玻璃的“中國(guó)智造”。 在此之前，世界最大的單體發(fā)電玻璃面(miàn)積僅爲0.72平方米。
2018年4月，我國(guó)首條大尺寸碲化镉發(fā)電玻璃生産線在成(chéng)都(dōu)中建材成(chéng)功投産，這(zhè)也是世界首條100兆瓦大面(miàn)積碲化镉發(fā)電玻璃生産線。這(zhè)項技術成(chéng)果共獲得34項專利，其中19項發(fā)明專利完全屬于我國(guó)自主核心技術專利。
從“科學(xué)家”到“企業家”
讓“發(fā)電玻璃”走入千家萬戶
“我們的碲化镉是從廢渣廢料裡(lǐ)提取的，真正實現了變廢爲寶。”潘錦功很自豪地算了一筆賬，一塊1.92平米的碲化镉發(fā)電玻璃在成(chéng)都(dōu)一年的發(fā)電量是270度左右，使用年限與建築壽命相當。碲化镉發(fā)電玻璃每生産1度電，僅排放11克二氧化碳，而傳統火電廠每生産一度電，排放的二氧化碳大約是它的90倍。
目前，碲化镉發(fā)電玻璃先後(hòu)納入國(guó)家的多個推廣應用目錄，獲得中國(guó)首批綠色建材認證等多個國(guó)内外行業大獎。潘錦功相信，未來建築的發(fā)展方向(xiàng)是節能(néng)低碳，碲化镉發(fā)電玻璃作爲太陽能(néng)建築一體化（BIPV）産品，對(duì)于實現建築“淨零排放”、實現“負碳建築”，具有重要示範和推廣意義，“我們期待，未來走在世界上任何一個地方，擡頭就能(néng)看到中國(guó)的發(fā)電玻璃。”
從海歸科學(xué)家到蓉漂創業者，潘錦功認爲“在成(chéng)都(dōu)的13年，我們做成(chéng)了5件事(shì)”，一是提出中國(guó)人自己的碲化镉摻雜理論方法，獲美國(guó)愛迪生發(fā)明獎；二是研發(fā)高純碲制備技術解決了基礎材料提純問題，獲科技部重大專項；三是研究了半導體合金制備技術，獲四川省科技進(jìn)步一等獎；四是研發(fā)的大尺寸自主工藝，獲建材行業聯合會技術發(fā)明一等獎；五是形成(chéng)規模化生産成(chéng)套技術裝備，獲中國(guó)工業大獎表彰。
據了解，2023年以來，成(chéng)都(dōu)將(jiāng)科技成(chéng)果轉化作爲“一号工程”加速推進(jìn)，建立了重大科技成(chéng)果轉化聯席會議制度，組建科技成(chéng)果轉化專班，并出台實施《成(chéng)都(dōu)市進(jìn)一步有力有效推動科技成(chéng)果轉化的若幹政策措施》。
随著(zhe)政策推動，成(chéng)都(dōu)科技成(chéng)果轉化正是好(hǎo)時候。手握“硬科技”投身創業的身影越來越多，潘錦功們的成(chéng)果轉化故事(shì)也會越來越多。
出品：成(chéng)都(dōu)科技融媒體中心
成(chéng)都(dōu)
電話：028-86643862