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为什么汽车顶篷/引擎盖不用太阳能面板制作?
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为什么汽车顶篷/引擎盖不用太阳能面板制作?

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2008-02-14
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受到太阳能电池板能量转换率低、接收面积小、光照时间及质量不稳定等影响,大家质疑太阳能车顶充电能力也不是一天两天了,夸张点说,就车顶发出的那点电量,可能都不够几脚油门用的。

但车顶上使用太阳能面板并非不可能,比如Leaf是将获得的电量供应给待机时的空调系统使用,日版普锐斯PHV 则是将电量供应给车内电子器件(阅读灯、车窗和空调)使用,不同的是日版普锐斯PHV还可以在停车的时候给电池组充电。

太阳能薄膜电池凭借超薄和可弯曲等特征,可根据车体形态贴身随意变换,而且属于清洁能源,相比于其他材质太阳能电池,薄膜太阳能电池在高温及弱光、局部破坏等条件下仍可实现正常工作。

此外,凭借轻量化的特点可为汽车减重提供便利条件,可见其优点多多,因此很受科研工作者的推崇。

但放在汽车车顶上可能短期内欠考虑。

首先自然是汽车尺寸受限。

即使最高转化率可达31.6%的砷化镓薄膜太阳能电池加持下,发电量也仅在8~10度(面积至少5.5平米),所以保守估计,面积一般不足2平米的车顶,即使全部被电池覆盖,即使在光照良好、时间充足的情况下,一天的发电量也不会高于3.3度,充电量并不可观。

我们按每天产四度电、并按商业电价算,每天也就可以节约4元左右,一年1560元,十年15600元,即使新增的太阳能板能一直完好使用到报废,只怕都回不了本。不过现在肯花钱买这项技术的朋友,应该也不会在乎这点钱才对……

其次,就汽车装配技术来说,车顶装配并不是简单工序。

且不说没有焊接好会导致漏水等问题,由于是大型薄板,车顶只能通过光学定位,装配难度就更大了,很多时候这里就是整车生产制造的瓶颈。所以说车顶还没整明白呢,还得再加一套太阳能电池板,只怕要为难死工程师了。

这并不是空穴来风,日产Leaf此前的太阳能面板是安装在后扰流板上的,当时官方解释是:这样的安装方式容易在生产线上安装,如果需要安装在车顶上,需要的作业量比较大。

另外,天阳能车顶意味着没有天窗或者不能随时享受全景天窗(考虑有可折叠天阳能车顶的情况)。全景天窗还是多跑几公里,要让“如此肤浅”车聚君来选,我会…….毫不犹豫地选前者。

而且,光照充足通常来说就是奢侈,且不说国内某些一线大城市常年被雾霾笼罩,就二三线城市现在也很难常年有良好的光照条件,所以充电效率一定会受到光照环境影响。

在2017年初时,松下的工程师们研发了一款专为2017款丰田普锐斯日版插电式混动车型量身设计的新太阳能天窗,用来给12V的车载锂离子电池充电(8.8 kWh)。该产品的光伏电池板采用了松下的异质结技术(HIT),官方称,产品的能量转换效率可达26.6%。

虽然HIT能够提升能量转换率,但丰田和松下随后共同澄清,由于各季节的光照量有差异,实际的充电效率将产生波动,增加的续航里程大概在2.9~6.1km之间。问题是,就二三线市场来说,这样的汽车并不具备吸引力,可能还不及多加点高档内饰配置更讨人心。

而且它的要求是光照是在照射角在48°左右,也就是说要求每平米的表面积内有1000W的光照率。中国有这么优秀条件的,也就西藏高原或者青海、新疆等西北部分地区。
中国年平均日照时数的分布形势是东南少而西北多,从东南向西北增加。
不仅如此,太阳能车顶能够通过汽车安全法规也是个难题,本来今年上市的美版普锐斯将计划配备太阳能车顶,但一直没能实现,因为该太能能电池板所采用的钢化玻璃薄板结构无法通过美国的侧翻碰撞测试。

最后,仅针对砷化镓薄膜太阳能电池说一下,最高转化率虽然高达31.6%,而且技术理论上限为50%,但作为一款薄膜电池稳定性并不好,光致衰减严重(量产技术主要是晶体硅产品) ,薄膜的衰减率一般在25%~30%,而晶硅才3~5%。
鉴于这项技术并没有量产,我们应该把31.6%理解为实验室数据,所以真正量产出来后会实际如何还需要考证。其实早在1970年,前苏联Zhores Alferov团队就做出了砷化镓异质结构太阳电池,有32%以上的能量转换率。
而且砷化镓这东西说夸张点和“砒霜(三氧化二砷)”差不多,是个剧毒产品,虽然产品本身对人可能暂时造不成伤害,但报废处理可是个难题。

此前马斯克还信誓旦旦提出将会在Model 3上使用可折叠的太阳能车顶,可是就在Model 3正式交付一个礼拜前,他还是放弃了这项技术,按他的说法是,这是费力不讨好的,还不如直接将太阳能电池板布置在房屋顶上有效。
 
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