科学家专访：太阳能烧制陶瓷的创新工艺揭密
这是2024年7月12日在北京延庆区拍摄的一座太阳能热发电实验电站（无人机照片）。新华社发
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新华社北京12月16日电 题：用太阳能烧陶瓷的科学家
新华社记者袁全
研究太阳能热发电的科学家王志峰对冰雪运动有十足的热情。他办公室有一面照片墙，上面全是他和家人在雪道上俯冲、转弯的照片。
他甚至还设想在光照充足的南方海岛建立太阳能制冷的室内滑雪场。在他看来，太阳能是可以跨界应用于多种场景的清洁能源，既可以转化为热能给人们供暖，也可以转化为包括制冷在内的多种能量形式。
“地球的能量来源就是太阳能，因此无论从理论还是实践上看，太阳能都具备向低能级的电力、热力、化学能转换的可行性。”王志峰说。
2025年6月23日，中国科学院电工研究所研究员王志峰在办公室接受记者采访。新华社记者 袁全 摄
作为中国科学院电工研究所的研究员，数十年来，王志峰始终努力扩展人类利用太阳能的技术边界。
比如，他目前正研究利用太阳光来烧制陶瓷。通过精准调节聚光镜的角度与温度，他研发出一套零碳排放的陶瓷烧制工艺。这项太阳能制陶技术的成果，曾亮相第27届联合国气候变化大会，向世界展示了中国太阳能热利用技术在高碳工业领域的创新应用。
王志峰的脑海中从不缺乏创新构想。他的研究触角既扎根于地球，也延伸至太空。
2024年，他牵头的太阳能跨季节储热项目，成功实现了将夏季热量储存210天用于冬季供暖，有效解决了太阳能间歇性问题。
今年，他又将太阳能的应用场景拓展至探月工程，提出了“月球太阳能发电方案”，旨在通过研发月轴聚光太阳能电池棒等技术，在月球上实现太阳能发电。
2024年，王志峰还带领团队成功研发出全球首台超临界二氧化碳太阳能热发电机组。该机组以太阳能为能量来源，以超临界二氧化碳为工质实现发电。
“我接到任务以后非常忐忑。”王志峰回忆道。2019年项目启动之初，全球范围内尚无此类电站的成功先例。彼时，欧盟的“地平线2020”计划、美国能源部的“射日计划”里都有立项，但均未取得突破。
历经5年的潜心钻研，王志峰带领18家科研机构组成的团队，攻克了设备设计与制造中的多项技术难关，最终实现了集热器在700摄氏度条件下工作的太阳能超临界二氧化碳发电。
“这项技术的关键价值，不仅在于降低发电成本，更重要的是，借助储热装置，太阳能热电站在日落后或恶劣天气下也能持续供电，真正实现全天候发电。”王志峰说。
中科院院士徐建中对此评价道：“没有王志峰同志的努力和坚持，中国太阳能热发电不会有现在的发展。”
近几年，中国太阳能热发电产业迎来了发展的黄金期——装机容量稳步增长，技术应用范围持续拓宽，越来越多的企业投身这一赛道。
今年1月1日起实施的中国首个能源法明确“积极发展光热发电”。中央和地方政府也发布了相关政策推动光热发电技术和产业发展。
《中国太阳能热发电行业蓝皮书2024》显示，截至2024年年底，中国建成光热发电累计装机容量838.2兆瓦，在全球占比提升至10.6%。
然而30年前，王志峰刚踏入这个行业的时候，太阳能发电在中国还是冷门赛道。但他坚信太阳能热发电拥有广阔前景，这份远见源于他父亲的影响。
王志峰的父亲王德芳也是太阳能热利用专家。上世纪50年代，王德芳从清华大学毕业后毅然从家乡上海远赴西北，投身新中国建设，到80年代转向太阳能建筑的前沿研究工作。王志峰说，最让他记忆深刻的是父亲的奉献精神——常常主动放弃单位的福利，凡事都优先考虑同事。
“这给了我很大影响，让我学会什么利益都不去争。”王志峰说。在他口中，所有成就的取得，都是团队协作的功劳，而他自己的努力却很少提及。
光热发电站多建于戈壁、荒漠等地区，夏季气温高达40摄氏度，冬季则低至零下20摄氏度。像王志峰这样的科研人员要经常往来这些艰苦的地方。
一座太阳能热电站，通常由数以万计的定日镜构成。这些镜面以同心圆状排布在地面，像向日葵一样追随着太阳的轨迹，将阳光反射并汇聚到中央的吸热塔上。
王志峰最有成就的作品是2012年在北京延庆八达岭长城附近建成的太阳能热发电实验电站。从第一代以太阳能加热水到400摄氏度发电的技术，到第四代采用太阳能加热颗粒到700摄氏度，驱动超临界二氧化碳发电的升级方案，这座他领导建设的电站见证了多项重大实验的成功落地。他和同事给电站的吸热塔取名“太阳塔”。
如今，王志峰的团队正依托这座电站开展温度高达1460摄氏度的太阳能制陶和水泥研究。“这项研究的意义不仅是替代燃料，还有很高的艺术价值。”王志峰说，他未来的研究方向是实现科学与艺术的融合。
“因为每一分钟的太阳都不一样，所以每烧出一件作品，质地、颜色、花纹也会不一样。”王志峰说，“这是一个很有意思的工作。”
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