随着实验室的负责人逛完整个光伏材料研究所之后,终于来到了这次的重头戏,那就是光伏陶瓷材料了,这次赵一过来也是冲着这个来的。
来到光伏陶瓷项目组,项目组的负责人拿出来了一片面积大约在一平方米左右,前世非常常见的瓷砖给赵一看。
赵一接过了他拿过来的瓷砖,仔细的端详了起来,瓷砖表面是一层灰色的釉,看上去并没有什么特别的,非常的光滑。
然后他用手在上面摸了一下,并没有常见陶瓷釉的冰凉感,这说明它的吸热能力非常不错,而且能够容纳更多的热量,并且这些热量不容易消散。
除此之外,赵一看不出来有什么特别的,然后他有端详着瓷砖的边缘,发现中间有许多黄点,虽然不知道有什么作用,但是肯定是非常重要。
至于地砖背面就是非常常见的瓷砖背面了,非常的粗糙,这种设计主要是用来和水泥砂灰进行充分的混合,附着力更大。
“跟我说说其中的原理,我非常好奇,这种平平无奇的陶瓷,竟然有你说的那么神奇。”赵一对着负责人问道。
“其实原理并没有那么复杂,主要组件就两个部分,第一个部分就是特殊光伏釉,它具有非常高的光敏度。
只要有光子撞击,撞击部位就会产生空穴,电子就会产生位移,形成电压,形成的过程和硅晶光伏材料差不了多。
只是这种特殊陶瓷釉对于光的捕获更加灵敏,这也是他们的光能转化效率这么高的原因。
其次就是这侧面的黄色的小点,是使用铜制作的外部接口,主要是用来进行光伏陶瓷之间进行联通的,这样拼接起来就会形成面积更大的光伏陶瓷面板了。负责人说道。
赵一听到他的话,却皱起眉头,思考了片刻说道:“这种特殊陶瓷釉其实也是一种涂料,那么有没有可能不依附于陶瓷,单纯的这种涂料材料就可以产生光伏电压呢?”
“这个我们试过了,如果不进行高温烧制的话,就不会表现出来这么高的光伏电压灵敏度,达到的效果就非常有限了。”负责人回答道。
赵一之所以这么问,就是因为如果这种陶瓷产品用来外墙装饰的话,是非常困难的,因为要使用水泥贴墙,中间是需要进行水泥密封的,那么瓷砖和瓷砖之间就会完全阻断。
如果不进行水泥密封,就让这些瓷砖之间直接接触,那么不说热胀冷缩带来的问题,就是安全性也会大打折扣,而且施工难度也会非常大。
而且他们用来进行光伏陶瓷之间进行连接的材料赵一也不太满意,不管是使用铜还是石墨烯纳米管,生产的成本都非常大,不适宜大规模的运用场景。
如果是出售给其他企业,这还好一些,毕竟是由其他公司来买单,但是这些产品最大的使用方就是自己,那么节约每一点成本都是需要思考的问题。
“你们有没有研究这种釉经过烧制之后的具体结构,然后通过其他方法,再改变这个中间变化的过程,直接就可以达到最后的结构目标。”赵一又问道。
“这个我们当然研究过了,只是使用其他手段代替陶瓷烧制的过程,我们还没有研究出来,不然的话,完全可以根据最后的产物结构直接做成涂料就可以了。
这样不仅生产方式更加容易,而且运用起来更加简单,只是我们做了很多这方面的尝试,结果都以失败告终。”负责人说道。
说实话,这种光伏陶瓷的表现其实已经非常优秀了,完全可以替代现有的光伏硅晶材料了,运用到大规模的光伏发电厂建设当中去。
不过运用到建筑上面还是存在着诸多的问题,上面已经讲过了,所以赵一对于这种模式的建筑材料还是不满意的。
好在项目负责人也意识到了这个问题,也进行了这方面的尝试,只是都失败了而已,如果尝试都没有的话,那说明负责人对于场景运用上面的敏锐度有点欠缺了。
看样子想要解决这个问题,还需要自己亲自参与其中,以这个陶瓷釉的结构为样本,研发出来一款专用的涂料产品,或者说是油漆产品也可以。
光伏材料其实说到底非常简单,只需要对光子进行捕获,并由此产生电位移,这样就诞生了电压,形成了微弱的电流,然后将这些电流引导存储起来,就是电能了。
只要满足上面的描述,就可以算是光伏材料了,而赵一想要做的就是能够符合上述描述的涂料产品。
这样的话,只需要在建筑较高的外墙涂上这种涂料,然后在边缘使用导线将这些涂料产生的电能收集起来存储就可以了。
想到这里,赵一对闻省说道:“看样子我要在这边待上一段时间了,你也不用再陪着我了,回去给我就近订一间房间供我休息就可以了。”
闻省听到赵一的话,心里既高兴有有点失落,高兴是因为终于临到老板出手了,那么他描述的那种光伏涂料肯定会研发成功,闻省对于赵一的材料技术有点盲目崇拜了。
而失落的就是,本来这是一件值得大书特书的材料,结果并没有获得老板的满意,虽说并不影响基石材料公司的运营,更不影响他的位置,但是这个表现机会没有了总是让人不愉快的。
“行,我这就回去做好安排,等安排好后,我会告诉您的秘书。”闻省答应道。
随后,赵一算是临时加入到这个项目组中来,对这种光伏陶瓷釉进行深入的分析,只有对这个陶瓷釉的结构和原理分析透彻了,才好进行下一步的动作。
好在这些基础性的工作,项目组已经做得非常扎实了,赵一只需要将这些实验数据调出来,通过模拟软件进行模拟就可以看得一目了然。
等了解了这种材料的具体结构,以及为什么它的光电转化率高的原因后,赵一就开始使用自己的计算材料学知识,从新设计了一份材料目标。
等他重新设计了一种材料之后,再放到智能材料分析和计算模拟系统里面进行模拟计算,结果表现出来的效果比项目组原来的陶瓷釉更加优秀。
根据模拟结果显示,这种赵一设计出来的涂层材料不仅将光电转化效率提高到了60%,同时表现出来的耐用性和稳定性也非常突出。
由于特殊建筑菌种和特殊油漆的使用,可以让中国房屋公司的使用年限变得非常长,如果这种用在建筑外墙墙壁上的涂料不耐用或者不稳定,就是一个非常糟糕的事情了。
当赵一亲自设计的材料模拟出来后,项目组的所有成员,对于赵一的崇拜更是滔滔不绝,之前只是传闻,现在这个传奇真的站在了自己面前,并且刚刚就完成了一项壮举。
不过赵一并没有因此感觉到欢欣鼓舞,毕竟这只是万里长征的第一步,只是表明了这种设计结构的材料可以表现出来这种理想的效果。
但是怎么生产制备这种材料才是非常关键的步骤,制造不出来,那么这种材料表现的再优秀也是于事无补。
所以接下来就是对这种材料反向推演,不过智能材料分析计算模拟系统就有这样的功能,只是这样的功能并不能够保证推理出来的过程会百分百表现的正确。
所以接下来的任务就交给了这些项目组的研究人员来操作了,这种体力活,赵一是不打算自己干的。
将这些体力活交给了项目组成员之后,赵一就开始思考储能的问题,现在能够储能的基本上都是电池产品了。
他之所以考虑这个问题,就是需要一款储能非常大的设备,对光伏涂层发出来的电能进行存储的,不然的话,这些白天发出来的电就会白白的浪费了。
正常情况下,白天居民家里是很少使用电的,而这个时候恰恰是光伏发电的最好时间段了,等晚上用电高峰的时候,光伏发电时间段反而是最差的。
想要解决这种需求和生产不匹配的现象,就需要用到储能设备来解决了,但是电池产品不说能量存储密度的问题,就是成本也会非常高昂。
所以使用传统的电池产品来进行储能,赵一觉得不是一个好的办法,即使他有能力研发出来一款能量存储密度非常高的电池出来,那么成本也会非常高。
而且他们存储的电能是用来居民日常使用的,而不是用在电子产品上的,那就要求具有非常大的放电能力,不然的话,根本就带不动居民的电器运转起来。
那么电容储能就进入了他的视野,不过相比起传统的电容储能,他更加青睐基于石墨烯材料而制作的超级电容储能设备。
其实这种石墨烯超级电容的原理并不复杂,就是利用石墨烯良好的导电性,实现比常规电池充电和放点速度快成百上千倍。
同时又利用石墨烯的单层原子结构,可以大幅度提高表面积,这样就可以储备更多的电能,实现高能量密度。
所以原理并不难,难得是怎么能够快速稳定的生产出来满足需要的石墨烯材料,只要这个方面进行了突破,那么其他的任务交给下面的研究人员就可以了。
而且这种石墨烯超级电容的应用范围非常广泛,不仅仅只是满足于和光伏涂层配套的储能需要,还能够解决国家电网的用电错峰调节问题。
更重要的是,使用这种石墨烯超级电容制作的电池,应用也非常广泛,小到电子产品,大到汽车上面,都可以使用的上。
只是之前赵一对于石墨烯电容没有什么需求,因为目前的石油还是蛮便宜的,他也就没有打算直接上马电动汽车项目,至于其他的储能需求,可以使用其他的方式进行。
最简单的石墨烯超级电容,采用的是双电层电容结构,具体原理就是在电解质当中插入两个电极,并在其间施加一个小于电解质溶液分解电压的电压。
这时电解液中的正、负离子在电场的作用下会迅速向两极运动,并分别在两上电极的表面形成紧密的电荷层,即双电层。
所以想要获得高能量密度的石墨烯电容,不仅仅只是石墨烯材料,还需要一种非常好的电解质材料。
于是针对这两个问题,赵一就开始进行相关的研究工作,首先要解决的就是石墨烯的大规模制备问题,这个问题不解决,那么石墨烯的成本就会非常高。
其他的办法赵一也懒得去想,还是采用基石材料公司最擅长的微生物制备方法,这种制备方法既可以大量的制备,又不需要特殊的机械加工能力。
赵一准备培育出来一种微生物,他具备自适应单层,这样的话,可以保证经由这种微生物生成的石墨烯材料是单层结构。
同时这种微生物还需要对碳原子具有非常好的亲和力,同时在生物之间的特性表现上面,两种微生物之间能够诞生某种联系。
一旦靠的非常近,就会将他们搬运的碳原子吐出来,然后和附近的微生物吐出来的碳原子形成稳定的键连接关系。
在接下来的时间里面,赵一就是在实验室里面培育这种微生物,如果是使用赵一交给基石材料公司的办法进行,那么花费的时间太长了。
赵一这次来这边只是一个临时的行为,不可能待的太久,于是干脆就通过宙灵帮助,直接就拿出来了满足条件的微生物培育方案。
然后就是对这种微生物培育方案进行实验验证,这个操作赵一就让研究人员按照资料流程来就可以了,
安排完这个之后,赵一又开始对电解质进行研究,想要获得超高能量密度,电解质也是一项非常关键的因素。
不过这个工作赵一不打算自己做,因为他相信基石材料公司能够做好这个工作,而且电解质这种东西,从来就没有最好,只有更好。
所以他们可以长时间慢慢的研究,随着电解质的性能越来越优越,那么石墨烯超级电容的能量密度也会越来越高。
至于当前研究所需要的电解质,就使用常规的电解质氢氧化钠来代替就可以,目前只是解决主要的问题,至于提高性能就是另一项工作了。
而且中国房屋公司的城市化建设还没有动工,而安装这些石墨烯超级电容储能的话,需要等到其他工作全部完成后,才会开始进行。
所以基石材料公司拥有充足的时间来进行这项工作,如果不是怕他们长时间都弄不出来石墨烯大规模制备的技术,他都懒得自己动手做这些工作了。
就这样赵一在这边一下子就待了一个月的时间,等这边将全部的实验结果都汇总过来之后,由赵一主导的光伏涂层材料经过磕磕碰碰终于是获得了想要的结果。
果然根据智能材料分析和计算模拟系统得出来的制备过程并不靠谱,赵一经过了不下十多次的调整后,终于获得了满意的答案。
然后就是石墨烯的制备了,由于重要的微生物培育是出自宙灵之后,所以经过实际验证之后,没有出现任何意外,非常顺利的完成了。
从此以后,石墨烯的制备就可以大规模工业化制造了,不仅仅只是对这个项目产生重要的影响,就是对目前的半导体产业也会产生很大的影响。
不过赵一并没有打算推出什么碳基芯片,因为硅基芯片的使用寿命还没有到头,再加上自己就在硅基芯片上面占据着绝对的领先优势。
在这种情况下,完全没有必要自己掘自己的墓,所以想要推出碳基芯片,还需要等待硅基芯片的潜力耗尽之后才会大规模应用。
至于更多的应用场景,还需要基石材料公司自己挖掘,不过赵一也嘱咐了,石墨烯材料暂时不对外供应,只需要满足兄弟单位的研发生产需求就可以。
等这些东西都制备出来实物之后,实验室研究人员就使用这些材料,将一套光伏涂层发电系统搭建起来了。
根据实验室数据,赵一亲自设计的光伏涂层材料的光电转化效率达到了理想的设计值,也就是60%,但是实际应用当中,能够有50%以上就是一个非常不错的结果。
因为在外部环境下,由于涂层上面的灰尘等原因,肯定会对转化效率造成很大的影响,今后还需要不定期对一些建筑的外部进行清洁处理,才能够保持良好的光电转化效率。
其次就是石墨烯制备的超级电容了,能量密度一下子就达到了500Wh/kg,这样的能量密度其实相比起锂电池的能量密度来说,好的不是一星半点。
使用这种电池,完全可以用来造电动汽车了,前世比亚迪的磷酸铁锂电池,能量密度才只有180Wh/kg,就可以看得出来这两者之间的差异了。
不过赵一对此并没有满意,赵一希望在接下来的时间里面,将这个电能密度提高至少5倍,也就是至少要达到2500Wh/KG,同时改进其他各方面的性能。
至于什么时候应用到电动汽车上面,赵一还拿不定主意,主要是因为目前的燃油汽车还有很大的潜力可以挖,能源安全也没有那么紧迫。
当然这个年代,对于节能减排的要求更没有那么苛刻,所以赵一打算看看再说,如果真的需要上马电动汽车的话,也不算是一件非常困难的事情。
电动汽车说到底就两大核心,第一个就是电池了,第二个就是电动机了,只要这两个没有问题,其他的都是一些细枝末节了。
不过该准备的还是要准备的,所以从基石材料公司出来之后,赵一就直接前往了神龙汽车公司,让他们对电动汽车做前期研发工作。
电池就不用他们操心了,基石材料公司完全可以满足他们的需求,所以他们的研发重点就是高性能汽车用电机以及整车的设计了。
至此,赵一来南京的任务就算是圆满的完成了,至于光伏材料实验室之前的光伏陶瓷,虽然也具有非常高的实用价值。
但是相比起光伏涂层来说,就是不是那么先进了,现在赵一不确定的是,到底要不要将光伏涂层往外销售,如果往外销售,那么光伏陶瓷就没有必要生产了。
不过经过一番权衡之后,赵一还是打算将光伏陶瓷产业安排到景德镇,同时光伏涂料的生产也放到那边,也就是说,光伏涂层暂时不对外卖。
因为这种光伏涂层不仅仅只是可以用来进行建筑光伏发电的,其他地方的用途也非常广泛,例如军事装备上面,以及太空设备上面都可以使用。
如果和这些东西结合起来,就算得上是出口管制产品了,更重要的是,那样光伏陶瓷产品就等于是白研发了,所以他准备让基石材料公司往欧美国家卖一波先。
因为光伏陶瓷优秀的光电转化效率远远高于目前的硅晶光伏产品,肯定会受到欧美国家的热烈欢迎,而且使用寿命更长,那么价格更贵点也就情有可原了。
从这一点看,赵一他的资本家本性就暴露无遗了,明明有更好的东西,偏要拿出劣质的次等品赚一波钱再说,如果让他们的消费者知道了,估计得气的吐血。
因为这种光伏涂层材料真正到大规模应用的时候,还需要等待5年左右,这段时间里面,就是光伏陶瓷大发神威的时候了。