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玻璃的“光电之间”——凯盛科技推动玻璃新材料行业领跑世界

责任编辑:博玉 2020-08-28 16:24:13

新华丝路合肥8月28日电(记者张紫赟)站在一块块薄如蝉翼的玻璃前,中国工程院院士、凯盛科技集团(以下简称“凯盛科技”)董事长、中建材蚌埠玻璃工业设计研究院(以下简称“中建材蚌埠院”)院长彭寿颇为感慨。18年前,中建材蚌埠院还只是个收入不到1亿元的国家级甲级科研设计院所,经过狠抓创新和硅基新材料研制,实现了向全国综合型领军企业的成功嬗变,成立了凯盛科技集团(目前凯盛科技集团以蚌埠院为核心和技术支持),2019年,该集团收入达到227亿元。

8月13日,凯盛科技在国内率先开发出30微米柔性可折叠玻璃,再创一项玻璃新材料领域中国第一、世界领先的成果。近年来,该集团不断探索构建行业“智慧工厂—大数据中心—智慧云平台”的全产业链智能发展模式,不断填补国内光电材料的空白,在玻璃的“光电之间”,推动国家玻璃新材料“智能制造”领跑世界。

由电转光的“领风气之先”

凯盛科技瞄准世界科技前沿,相继突破了超薄电子触控玻璃、TFT-LCD液晶显示玻璃、高铝盖板玻璃三种显示关键原材料的全部“卡脖子”技术,实现我国信息显示产业的固链补链强链,让中国显示材料在全球“领风气之先”。

一块玻璃能有多薄?

0.12毫米!堪比纸薄、弯曲成环、高度透光......这是凯盛科技让人印象深刻的超薄电子触控玻璃。

在智能手机、平板电脑等手持设备轻量化、超薄化的消费趋势推动下,电子产品的触控面板和显示面板所用的超薄玻璃成为电子信息显示产业上游的关键原材料产品,而十年前,我国在该领域一直受制于人。

经过多年攻关,凯盛科技在原料提纯、玻璃成分及配方、新型熔化、超薄成形等1000多项技术瓶颈取得重大突破,于2013年10月引板成功,短短2个月内成功完成了1.3毫米、1.1毫米、0.7毫米、0.55毫米玻璃的生产。2016年5月,又成功拉引0.15毫米超薄玻璃,实现从“超薄”到“极薄”的跨越。

2018年4月,完全具有中国自主核心技术的世界最薄0.12毫米超薄电子触控玻璃横空出世,这种玻璃像A4纸般轻薄,可实现大面积连续生产,此项目还获得玻璃行业迄今为止的唯一一个中国工业大奖。

图为2018年4月,世界最薄0.12毫米柔性触控玻璃在安徽蚌埠成功下线

TFT-LCD玻璃基板是液晶显示面板的核心部件,8.5代TFT-LCD玻璃基板的尺寸为2.2m×2.5m,一般可以切割6块55英寸屏,其核心技术长期被少数几家国外企业垄断。

为推动我国信息显示产业的高质量发展,2016年,在科技部“十三五”国家重点专项的支持下,凯盛科技坚持自主创新,攻关团队经过3年多持续攻关,取得了阶段性重大成果。令彭寿和团队自豪的是,从产线点火到首片浮法8.5代TFT-LCD玻璃基板下线仅用90天,创造了自主生产高世代液晶玻璃基板的“中国速度”,完成了高世代液晶玻璃基板的“中国创造”。

图为2019年9月18日,中国首片8.5代TFT-LCD玻璃基板在安徽蚌埠成功下线

此外,硬度极高的高铝玻璃经过切割、覆膜等工艺,从而应用于智能手机、平板电脑等触摸屏盖板。高铝玻璃的铝含量较高,在批量生产时又需要解决厚度问题,1640℃的熔化温度比正常温度高100℃,使得玻璃料的融化环节难上加难。高铝玻璃的量产攻关让凯盛科技的项目团队倍感压力。但是开弓没有回头箭,彭寿带领团队顶着巨大压力,每天对上百个工艺参数核实调整。历经9个月的努力,2018年4月,超薄高铝盖板玻璃在安徽蚌埠成功下线,实现高端盖板玻璃的国产化。

彭寿介绍说,“以前这种玻璃主要依赖进口,我们通过浮法工艺实现国产化以后,有效填补了市场空白,进口产品的价格也一路降到100多元一片。”如今的凯盛科技高强盖板玻璃已经进入了国内主流手机制造商的供应链。现在企业每天可以生产3.6万平方高铝玻璃,订单量不断增长,逐渐替代中端市场的进口产品。

图为高铝盖板玻璃智能化生产线

聚光变电的“采天地之能”

为努力把太阳能的利用提升到新高度,凯盛科技依托技术优势,研发了三块特殊的玻璃——超白光伏玻璃、碲化镉弱光发电玻璃和铜铟镓硒薄膜太阳能电池,这些玻璃让企业筑起了一份“阳光”的事业。

在凯盛科技的生产线上,一块块黑色的玻璃格外显眼,这是被称为“挂在墙上的油田”的铜铟镓硒薄膜太阳能电池。这种玻璃是在其表面涂上铜铟镓硒四种物质,通过这四种物质的综合作用,吸收光能并将其转化成电能,从而代替传统晶硅发电。

由于传统晶硅电池能耗高、成本高、污染大,凯盛科技收购了世界五百强法国圣戈班下属德国Avancis公司,为铜铟镓硒薄膜太阳能电池的国产化夯实了基础。

图为凯盛科技在第二届中国国际进口博览会上展出的世界最高光电转化率铜铟镓硒薄膜太阳能电池冠军组件

2017年10月,国内首条300MW具有德国工业4.0水平的铜铟镓硒薄膜太阳能电池智能化生产线成功投产,并顺利下线国内首片铜铟镓硒薄膜太阳能模组,标志着凯盛科技全线打通中国太阳能光伏产业链。现如今,铜铟镓硒薄膜太阳能电池光电转化率已达到19.2%,居世界第一。

图为铜铟镓硒薄膜太阳能电池智能化生产线

碲化镉,碲和镉两位“好兄弟”的结合,是碲化镉太阳能电池的关键原材料,还能广泛运用于玻璃幕墙。

碲化镉通过蒸发的方式镀至玻璃上时,需要把原材料加热到一定程度,然后在高真空的环境下形成蒸汽,再到冷的玻璃上形成一层薄膜。从玻璃表面看,镀在上面的薄膜看不到,也感觉不到。

薄膜主要分4层,其中最薄的一层碲化硫,其厚度仅为头发丝的1200万分之一,要把这么薄的膜,均匀且不间断地镀在玻璃上,难度可想而知。

2017年9月18日,经过近8年的攻关并突破数百项关键技术,凯盛科技生产出了世界第一块大面积碲化镉薄膜弱光发电玻璃;2018年4月17日,世界第一条大面积发电玻璃生产线在成都正式投产,这也是我国第一条100兆瓦碲化镉发电玻璃生产线,标志着我国掌握了全球领先的大面积碲化镉发电玻璃自主核心技术。

图为凯盛科技碲化镉发电玻璃智能化生产线

市场活力的加速释放,得益于安徽蚌埠日益优化的营商环境。“政府前期参与投资入股,在企业做大做强后退出,溢价部分用于奖励人才团队。这种激励方式有效增强了企业与人才的创新动力。”彭寿说。此外,在项目手续、项目服务跟踪、项目投产困难的解决方面都离不开蚌埠市政府相关部门的支持。

如今,从老工业基地到新型产业基地,蚌埠玻璃在行业细分领域一次次攀上创新高峰,形成了从硅砂加工,到超薄玻璃基板,再到终端应用的全产业链。

而加大关键核心技术攻坚力度,加快科技创新成果转化速度,加大技术含量高、附加值高的新产品研发强度,也成为了凯盛科技用产业发展推动整个产业链、供应链升级的成功秘诀。

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