探尋深圳前海冰雪世界項目背后的科技奧秘

來源：科技日報

科技日報記者 馬愛平

在深圳前海，一座造型獨特的冰雪主題建筑正式亮相。令人稱贊的不只是其內部的冰雪世界，更是屋頂——它并非普通的金屬屋面，而是一套能高效發電、與建筑美學融為一體的高性能光伏系統。近日，科技日報記者跟隨“高質量發展看國企”科技創新專題調研交流活動走進遠東綠能科技（廣東）有限公司（以下簡稱“遠東綠能”）建筑光伏一體化（BIPV）標桿項目——“前海冰雪世界”項目。

前海冰雪世界項目的屋頂光伏改造，始于一個近乎矛盾的技術挑戰。“項目初期設計并未考慮光伏，其金屬屋面承重能力僅為每平方米20公斤。然而，深圳作為沿海城市，建筑須滿足高達9.1千帕的防風壓標準。”遠東綠能副總經理王法智介紹，按照常規建筑光伏一體化設計方案，滿足此風壓的玻璃組件重量可達每平方米60公斤，遠超屋頂承重極限。

“此前曾有臺風掀翻機場屋頂的案例，作為重點工程，安全必須萬無一失。”王法智回憶，面對承重與抗風的雙重壓力，團隊開啟了技術攻關。

常規的加厚板材方案行不通，只會增加重量。“團隊最終創新性地提出了‘0.7毫米不銹鋼板瓦楞結構’解決方案。”遠東綠能產品研發經理黃劍介紹，團隊將不銹鋼板沿屋面短邊方向軋制成瓦楞狀，這一巧思相當于將整個屋面分割為多個獨立加強的小單元，提升了結構強度和抗風揭能力，同時完美保持了材料的輕量化特性。配合縱向增設的多個固定點，團隊在承重極限內，為屋頂披上了一層堅固的“發電鎧甲”，破解了在輕型屋面上實現高抗風性能光伏鋪設的難題。

結構創新解決了“安得上去”的問題，光伏建材的美學與性能統一，則解決了“如何好看又好用”的行業痛點。“前海冰雪世界的屋頂沒有采用傳統光伏板的深藍色或黑色，而是選用了與建筑環境更融合的淺藍色與白色拼接方案，并通過微米級彩釉工藝嵌入品牌標識，使光伏屋頂本身成為一道城市景觀。”黃劍說。

這背后，是一項關鍵材料技術的突破——高性能外表面釉料的自主研發。“傳統裝飾用彩釉玻璃多將釉料做在玻璃內表面（夾膠），以保證耐久性，但這無法滿足建筑光伏一體化對外觀質感的高要求。為了達到外表面施釉且兼具透光性、耐候性的目標，團隊曾尋求國外先進技術合作，但發現其產品無法實現有效透光。”黃劍說，“我們想要的是在外表面、質保長、還能透光的釉料，這本身是矛盾的。合作未果后，團隊決定自主攻關。”

研發過程充滿挑戰，窯爐溫度過高，玻璃會軟化變形；溫度偏低，釉料無法熔融牢固，易褪色。歷經多次測試與工藝調整，團隊終于掌握了從釉料配方到燒結工藝的全套關鍵技術，研制出能實現“透光不透明”效果的專屬釉料——既能完美呈現設計色彩與紋理，又能讓光線有效穿透，被下方的電池片吸收。這項從0到1的突破，為建筑光伏一體化產品的建材化、美學化掃除了關鍵障礙。

采用淺色系釉料，通常會降低光伏組件對光線的吸收，影響發電效率。為了彌補這一“美學損失”，團隊在釉料上再施巧計：創新性地增加了藍色點狀鏤空設計。這些微孔結構在不影響整體視覺效果的前提下，顯著增加了透光面積。

“正是這一設計優化，使得該項目的光伏組件轉化效率從基礎的17.5%提升至20%。整個屋頂3.5萬平方米的光伏面板，總裝機容量達到約6.4兆瓦，預計年發電量從576萬度躍升至633萬度，可滿足項目自身約20%的年運營用電需求。”王法智表示，這意味著，美學與發電效率在此實現了協同增益，而非此消彼長。

（受訪者供圖）