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命运坎坷:太阳能汽车能否实现

林契于宸
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1834年,世界上第一辆电动汽车问世,1982年,环保倡导者汉斯斯.索斯特洛普设计并建造了世界上第一台太阳能汽车。时至今日,电动汽车的全球保有量已经达到了100万辆,完成了由概念车品到量产车的华丽转身,而相反,太阳能汽车的命运显得有些坎坷,被人们誉为交通工具的未来的太阳能汽车如今却有些销声匿迹的意思,不少人说,太阳能汽车根本就是天方夜谭,没有使用价值,那么现实真的是如此吗?

什么是太阳能汽车?

从驱动形式来讲,太阳能车其实就是辆电动汽车,区别只是在电动汽车的基础上加装了可以自行制造电力的太阳能板,不再像电动汽车一样需要外接充电,因此,太阳能汽车的核心科技就是太阳能板。

太阳能板发电的原理为光电效应,简述就是当太阳照射于太阳能板表面时,材料中原子周围的电子吸收了太阳光的能量,变得异常活跃,开始在太阳能板中移动,电子的移动就会形成电流,因此产生的电流就可以为外接的电池进行充电,或者直接提供给电机为车辆提供动力,所以,从技术层面上开看,太阳能汽车也可以被称作升级版的电动汽车。

太阳能汽车为何不能量产

太阳能车即便具有众多先天优势却没被量产的根本原因就是技术上遭遇的瓶颈和实用性上的不足,从技术层面上来看,目前太阳能技术的最大瓶颈就是能量转化率不高,致使太阳能发电技术的发电量完全不能满足人们出行的需求,在正常天气下,太阳照射的能量为一千瓦每平方米,目前能量转换率最高(已量产太阳能板)的松下太阳能板为25.6%,按每辆车5平方米的太阳能板覆盖面积来计算,一辆太阳能车的日均发电量也不过6度而已,而目前电动车的百公里耗电量为15度左右,因此太阳能车的理想状态下的续航里程也很难达到100公里。

除此之外,天气因素也是太阳能车的克星,在光照不足的状态下,太阳能板的转化率最高下降60%,因此太阳能车的续航里程极不稳定,并且在高楼林立,漫天雾霾的大都市,太阳光将会极为稀缺。除了性能上的不足,太阳能车的日常使用问题也是令人头疼的,由于太阳能板造价昂贵,所以售价自然不会太亲民,如果再发生车祸,维修费也将是天价起步。

太阳能发展现状

太阳能技术的核心部件就是太阳能板,板材的材料选用和制作工艺系那个直接影响太阳能的转换效率,目前研究表明,晶体硅是光电转化效率最高的材料,因此市面上90%的太阳能板都使用此材料制成,不过,不同材料的光电转化率是有理论极限的,据研究发现,硅单元的理论效率极限为29%,通过对硅单元结构进行改变创新可以使太阳能板的转化效率尽可能的接近理论极限值,目前效率可以达到20%的产品就被认为是非常好的太阳能电池板。

日本化学制造公司 Kaneka 的研究人员开发了一种采用异质结层技术的太阳能电池,光线转化率高达26.3%,打破了之前松下创下的25.6%的纪录,该技术的核心内容为使电子在太阳能板内的移动范围大大增加,提高电子的流动量,达到提高产电效率的效果。

目前除了晶体硅太阳能,还有另一大太阳能技术:薄膜太阳能技术。相比传统的晶体硅太阳能面板,薄膜太阳能面板更轻薄、质地更柔软,可以覆盖于不规则物体的表面,因此应用范围也更加广阔,当然这种太阳能技术也有着其缺陷,就是转换率较为低下,仅为10%左右,明显低于晶体硅太阳能20%左右的转化率。

中国汉能控股集团有限公司一直致力于薄膜太阳能技术的研发,不过研发成果还不够理想,据内部人士透露,汉能旗下的薄膜太阳能技术的光电转换率还不足10%。

2016年7月2日,汉能集团发布了四款全太阳能动力汽车,配备了砷化镓薄膜太阳能芯片技术,此技术具有柔软性高、质量轻、能效转化率高、弱光发电等优势,因此薄膜太阳能组件可以集成在车顶或车身,并且汉能旗下还称此技术的光电转化率高达31.6%,属于世界领先水平,但遗憾的是厂家并没有过多透漏此技术的具体内容。

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