太陽能是大自然賜給人類的禮物,有數據顯示2016年世界各地平均每天安裝50萬塊太陽能電池板。而基于太陽能發電技術的太陽能汽車,由于其零排放的環保特點,被諸多國家所提倡,太陽能汽車產業的發展也日益蓬勃。
2017年8月5日,在全球最大的太陽能汽車比賽“2017FIA電子與新能源太陽能賽車錦標賽”中,由天合光能IBC太陽電池驅動的太陽能賽車再度摘得夢想組桂冠,連續第三次衛冕大賽冠軍。天合光能日本公司總裁陳曄表示:“今年比賽的名稱由之前的‘可替代能源杯賽’轉變為‘電子與新能源錦標賽’,由此可見,太陽能已經從可替代能源進入到了一個新的階段!
IBC電池助賽車奪冠
在太陽能賽車比賽中,獲勝的關鍵除了更快的速度和更輕的車身之外,更重要的是在多變的光照條件下,賽車手需要在5小時的賽程中控制好太陽能源的使用。據了解該款太陽能賽車,其全部動力來自由天合光能光伏科學與技術國家重點實驗室研發的IBC太陽電池。并且已在2015和2016年的鈴鹿FIA太陽能汽車賽中兩次奪冠。
IBC電池全稱Interdigitatedbackcontact,即全背電極接觸晶硅太陽電池,是一種高效晶體硅電池。與其它太陽能電池相比,IBC電池的所有電極均在電池背面,減少正面遮光損失,相當于增加了有效半導體面積,提升電池效率。其正面采用均勻的一片式設計,電池外形更美觀。
天合光能光伏科學與技術國家重點實驗室一直以研發低成本高效率太陽電池技術與產品作為出發點,長期致力于開發可量產的高效晶體硅太陽電池技術。在2016取得IBC電池最高23.5%,平均23%效率的基礎上,該實驗室重點解決了金屬接觸區復合的問題并對背面圖形進行了細致的優化設計。值得一提的是,這是基于普通PERC電池生產線設備的工藝路線,和之前相比沒有增加任何成本。
不久前,實驗室研發的基于傳統制備工藝N型雙面電池已達到22.6%的轉換效率,在業界內處于領先水平。如今,這一高效IBC電池的問世,更是成為低成本單結晶體硅電池中的佼佼者。據悉,這是國內首個自主研發在6英寸全面積上轉換效率超過24%的晶體硅太陽電池。
天合光能首席科學家PierreVerlinden博士對這一產品的市場應用前景十分看好。他認為,高轉換效率IBC電池可降低光伏系統的LCOE,在太陽能汽車、太陽能飛機等特殊領域都有著廣泛的應用前景。
薄膜技術入駐太陽能汽車產業
除了IBC電池,國內太陽能汽車產業還采用薄膜發電技術,2016年漢能集團對外發布了Solar系列全太陽能動力汽車。據了解Solar系列全太陽能汽車采用高效砷化鎵薄膜太陽能發電技術。由于這些薄膜太陽能芯片具有柔軟、輕薄、可彎曲的特性,結合可變形車頂,在保證良好的空氣動力性能同時又能使太陽能芯片面積最大化,解決了傳統太陽能汽車一定要車身尺寸巨大才能夠采集到足夠動力的問題。
漢能生產的砷化鎵薄膜太陽能電池轉化率已經達到31.6%,全太陽能動力汽車每天單純依靠太陽能發電就能實現100公里左右的續航里程。另外,為了對太陽能汽車的發電量進行補充,漢能還提出了“光伏車棚”概念。未來一個太陽能車棚將安裝約3kW的太陽能系統,年發電量可以達到3600度,完全抵充汽車的電費。
西方行業認為新的薄膜太陽能發電無法媲美當今主流的晶體硅技術,然而中國制造商卻通過大規模投資規;a降低了價格。英國《金融時報》認為,下一步更好的辦法是同時利用電池和太陽能發電方面互補、漸進式的技術。
“邊開邊充”節能減排
對于普通民眾來說,太陽能汽車仍然是個謎團。人們普遍認為,造價昂貴的光伏電池板成本高,太陽能汽車這種“獵奇之物”注定是有錢人的專屬。此外,太陽能蓄電容量有限,行駛里程短,輸出不穩定,只能在晴天使用,一旦遇到陰雨天氣、樓宇遮擋、霧霾等就毫無用武之地。
而事實上,太陽能汽車利用光伏電池采集陽光后,會直接將光能轉化成電能,供給發動機一邊行駛一邊蓄電,多余的電量可以用來備用。以漢能的HanergySolarA為例,每天在充足的陽光下日照5——6小時,大約可以發8——10度電,能夠保證太陽能汽車行駛80公里左右。另外,還有許多太陽能汽車可以通過太陽能和其它能量混合驅動。
我國傳統燃油乘用車平均耗油量為每百公里8.76升,以用戶年行駛2萬公里計,費用超過1萬元。一般電動汽車每年行駛2萬公里需要的電費為3000元左右。太陽能汽車可以“邊開邊充”,將使汽車在中短途實現“不插電無限行駛”,同時節約能源及燃料費,甚至完全免去了車輛的油耗花費,大幅降低充電時間成本及費用,減少了對電網電能的消耗和對固定充電樁的依賴。
在能源領域,隨著技術水平的提高及太陽能電池板成本的降低,太陽能汽車的售價會進一步降低,續航里程也會大幅提高。2016年,法國計劃在道路上安裝太陽能電池板,ColasSA子公司設計出可鋪路的太陽能電池板并進入測試階段。這一技術不僅可以直接儲電,還可給太陽能汽車無線感應充電,解決充電難問題。
太陽能汽車還未能實現量產
目前在國際上太陽能汽車還沒有大規模量產,仍然從屬于新能源汽車。2016年,新能源汽車銷量達到了77.4萬輛,較2015年增長40%。中國是最大的新能源汽車市場,新能源汽車的狂飆突進為太陽能汽車在中國創造了更廣闊的前景。
據相關資料顯示,中國企業已經掌握太陽能汽車的整車和核心零部件技術。2009年,河北保定的英利光伏應用技術研究院研發出車頂用太陽能電池,并且通過天津汽車技術研究中心的技術性能測試。2010年,比亞迪推出的F3DM低碳版雙模新能源汽車,搭載了像全景天窗一樣的車頂太陽能電池充電系統,可以對車載動力電池充電,這套系統售價約2萬元。2012年,黑龍江龍華汽車有限公司開發出12米太陽能電電混合新能源客車。2016年3月,黑龍江龍華汽車有限公司在江蘇常州將25輛太陽能為輔助能源的“電電氣”新能源公交車交付給常州市公共交通集團公司運營。另外2015北京國際道路運輸展上,南京金龍展出了11米的太陽能電動客車,太陽能光伏電板就裝在車頂,面積有15平方米。
由此看出,中國已經有多家企業正在進行太陽能汽車的研發工作。但是由于目前太陽能板成本高,國家沒有補貼,導致目前國內太陽能汽車銷量很少,中國太陽能汽車的發展仍然“在路上”。
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