淺談光伏技術在產品設計中的合理使用

摘 要：作為設計人員，不能把“政績工程”“面子工程”作為設計目標，要設身處地地為消費者考慮，設計出符合他們需求的產品，這樣才能避免不合理的產品設計出現。產品設計是一項極為細致的工作，實用、經濟、美觀、安全和適銷體現了設計的合理性，而笨拙、浪費、丑陋、危險和滯銷則反映了設計的失敗。簡要介紹一項利國利民的好技術——光伏技術。

關鍵詞：光伏技術；太陽能；產品設計；發光二極管（LED）

中圖分類號：TM615+.2；J524.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）17-0006-02

光伏技術是直接將太陽光能轉換為電能的技術，它是被業界評價為“低碳、環保、綠色”的新能源。陽光普照的道理眾所周知，由于太陽傾斜角的存在，陽光自赤道向兩極遞減。在南北回歸線周圍，地球所接收的太陽能功率約為1 000 W/m2。隨著科技的發展，光伏技術的最高轉換率為20%，如果想要得到1kW·h的電，就需要面積為5 m2的土地曬太陽1 h。任何事物都有優點和缺點，只有揚長避短、合理使用，才能發揮出事半功倍的效果。本文著重探討光伏技術在產品設計中使用的合理性。

1 方興未艾的光伏產業

1839年，法國物理學家A.E.Becquerel（A.E.貝克勒爾）發現了光伏效應。1個世紀后，光伏效應僅在攝影領域被做成了“曝光計”。1946年，Russell Ohl（羅素奧爾）申請了現代太陽能電池制造專利。20世紀50年代，隨著相關專家對半導體物性的了解和加工技術的進步，美國貝爾實驗室發現，在硅中摻入一定量的雜質后，其對光的感應會更加敏感，由此，第一塊太陽能電池于1954年誕生于貝爾實驗室。至此，太陽能電池技術的時代終于來到了。

從20世紀60年代開始，美國發射的人造衛星就已經利用太陽能電池作為能量的主要來源。直到20世紀70年代發生能源危機時，世界各國都意識到了能源開發的重要性。1973年爆發的石油危機，人們將太陽能電池應用于生活中，慢慢使其商業化，特別是因為其具備無碳排放的特點，所以受到了世界各國政府的青睞。

1983年，美國加州建立起了世界上最大的太陽能電廠，它的裝機總容量高達1.6×107 W。1994年，日本實施補助獎勵的辦法，大力推薦各家各戶使用3 000 W的“市電并聯型太陽光電能系統”，在使用的第一年，政府補助49%的經費，之后補助逐年遞減，至此，日本成為了推廣太陽能發電最積極的國家。

一年以后，日本已經有9 400戶裝置該系統，裝機總容量達到了3.2×107 W。

在中國，太陽能發電受到了政府的高度重視，2009年，裝機補貼標準為20元/W。2014-04-09，我國出臺了新政策，國家和地方將對使用光伏發電的民用住宅提供長期補貼，由此可知，國內光伏市場的發展重點從“大型地面電站”轉向“屋頂分布式電站”。按發電量計算，每千瓦時電國家補貼0.42元，地方（上海）補貼0.40元，合計0.82元。從理論上講，家庭自建1個屋頂光伏電站，僅靠政府補貼的電費七八年就可以收回成本，而且光伏電站一般可以平穩運行25年，也就是說，之后十多年的發電收益都是凈賺。但是，中電光伏研發公司總經理呂俊說：“屋頂發電要想獲得良好的投資回報，前提是在其25年的生命周期里都能穩定工作。但從目前的情況來看，一些光伏組件會逐漸老化，在極端條件下，小部分光伏電池板在使用5年后可能就會損失2/3的發電能力。”

2 琳瑯滿目的光伏產品

為了彰顯光伏技術的優越性，最大的概念產品設計莫過于太陽能飛機，這也許是永遠都不能用于商業化飛行的大手筆——從西風號、動力號到太陽驅動2號，大鳴大放之后，所有的太陽能飛機只能做偵查工作或者成為探險家冒險的工具。太陽能動力的概念汽車也不得不“瘦身”——安全、舒適截然不顧，耗資巨大，汽車質量和使用壽命不堪一擊。光伏電池在面對這些“大功率”的機械設備時，簡直就是杯水車薪，這也許是設計師短時間內找不出更好的載體來弘揚光伏技術“低碳、環保、綠色”特點的原因。

轟轟烈烈的技術炒作正在進行，光伏技術與LED光源卻悄悄聯合起來。LED光源以發光效率極高的先天優勢正在逐漸取代“白熾燈”“日光燈”和“鹵素燈”，1個7 W的LED燈的發光效率相當于1盞85 W的“白熾燈”。光伏技術和LED光源的組合產品從路燈、庭院燈、信號燈、草坪燈到工藝品燈、車燈，各種產品層出不窮。

近幾年，新建的公路必須用“光伏加LED”照明，不然就會顯得決策者跟不上時代的步伐，不太時尚。我國東部沿海城市是季風性氣候，連續下幾天雨，再刮一陣風，碗口粗的樹都被吹得歪歪扭扭，更不用說那些頂著一兩平方米太陽能板的路燈了，輸電線路就在路燈的上面，為什么非要用“光伏”呢？在崎嶇的山路或無人區的公路上設置一排光伏發電的路燈，那可真是一道亮麗的風景線。

在淘寶網搜索“太陽能”幾個字，就會出現從太陽能光伏發電系統到手機充電器等5 000多條信息、10 000多個產品，可謂琳瑯滿目。

3 產品設計中的合理定位

2014-04-09出臺的新政策確實讓業界眼前一亮，但是，稍微思考一下就會發現，住在高樓大廈的上海人憑什么不用0.52元/kW·h的市電，而是偏要墊資去改裝屋頂以換取國家和地方的補貼。

在青島召開的國際消費電子博覽會上，有一家光伏企業在銷售自己的產品——1塊24 W的太陽能板加上1個12 V、12 A的鉛酸電池，再搭配上1個10 W的節能燈而特制的燈。該公司自稱這是“無電地區的照明方案”，而該產品的安裝費就需要500元。不難想象，無電地區大多在偏遠、貧困的地方，500元對那里的人來說可能是一畝地大半年的收入。這樣發展下去，最后還是成了“想用的，買不起；有錢的，用不著”的“大閑產品”了。如果把國家對光伏產業的補助政策微調一下，讓有錢人進行“愛心捐助”，這一方案或許是可行的。也就是說，只要不讓貧困的消費者自己掏腰包，也許偏遠、貧困地區的晚上才會不再黑暗。

在眾多的設計中，有一個設計方案是可行的。如果把光伏安裝到農用面包車的頂部，為車上的冷藏設備提供電源，那么，農民就可以將前一天采摘下來新鮮果蔬裝在車上保鮮，到第二天再開車去出售。如果遇到陰天下雨，接上市電冷藏車還是可以照常工作的。這種太陽能冷藏車提供4 m3的0～4℃的保鮮環境是不成問題的，而車頂2 m2的光伏電池每天可以提供2 kW·h電。設想一下，在烈日下出售涼涼的西瓜，那是多么好的一件事。

如何亮化景觀水面呢？圖1所示的設計產品“太陽能水上浮燈”是最好的選擇。白天光伏電池將電能儲藏在內置的磷酸鐵鋰電池內，太陽落山時這些燈就會亮起，十分漂亮。水面浮燈省去了埋設水線的麻煩，只要將其放在水里就能周而復始地工作。如果不想讓風把它吹走，最好在底部系上重物。該產品提供了一個非常小的自動光伏照明系統，但卻敘述出了抒情詩般的寧靜之美。

圖1 太陽能水上浮燈

光伏產品既然能制成發電的屋頂，就可將這種屋頂安裝到高山之巔的亭臺樓閣上，讓我們的城市更加美麗。在汽車4S店里，不乏光伏汽配裝飾產品，比如比較實用的太陽能充電器、應急燈，能讓人心情愉悅的綠芽起舞、招財貓等。

參考文獻

[1]李樂山.工業設計心理學[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]舒湘鄂，吳繼新.快題設計[M].杭州：中國美術學院出版社，2006.

[3]何頌飛，張娟.工業設計——內涵·思維·創意[M].北京：中國青年出版社，2007.

[4]戴維·布萊姆斯頓.產品概念構思[M].北京：中國青年出版社，2009.

————————

作者簡介：郝恬（1993—），女，山東青島人，武漢理工大學藝術與設計學院工業設計專業，主要從事工業設計方面的研究。

〔編輯：白潔〕

Rational Use of Photovoltaic Technology in Product Design

Hao Tian

Abstract： As designers， vanity projects and face-saving projects cant be regarded as the goals of design. If the designers always consider consumers and design for them， they can avoid producing unreasonable design. Product design is a very careful job. Practice， economy， beautiful， safety and marketability reflect the reasonability of design. In contrast， clumsiness， waste， ugliness， danger and dull of sale reflect the failure of design. Briefly introduce a good technology that benefits the nation and the people - photovoltaic technology.

Key words： photovoltaic technology； solar energy； product design； LED

在眾多的設計中，有一個設計方案是可行的。如果把光伏安裝到農用面包車的頂部，為車上的冷藏設備提供電源，那么，農民就可以將前一天采摘下來新鮮果蔬裝在車上保鮮，到第二天再開車去出售。如果遇到陰天下雨，接上市電冷藏車還是可以照常工作的。這種太陽能冷藏車提供4 m3的0～4℃的保鮮環境是不成問題的，而車頂2 m2的光伏電池每天可以提供2 kW·h電。設想一下，在烈日下出售涼涼的西瓜，那是多么好的一件事。

如何亮化景觀水面呢？圖1所示的設計產品“太陽能水上浮燈”是最好的選擇。白天光伏電池將電能儲藏在內置的磷酸鐵鋰電池內，太陽落山時這些燈就會亮起，十分漂亮。水面浮燈省去了埋設水線的麻煩，只要將其放在水里就能周而復始地工作。如果不想讓風把它吹走，最好在底部系上重物。該產品提供了一個非常小的自動光伏照明系統，但卻敘述出了抒情詩般的寧靜之美。

圖1 太陽能水上浮燈

光伏產品既然能制成發電的屋頂，就可將這種屋頂安裝到高山之巔的亭臺樓閣上，讓我們的城市更加美麗。在汽車4S店里，不乏光伏汽配裝飾產品，比如比較實用的太陽能充電器、應急燈，能讓人心情愉悅的綠芽起舞、招財貓等。

參考文獻

[1]李樂山.工業設計心理學[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]舒湘鄂，吳繼新.快題設計[M].杭州：中國美術學院出版社，2006.

[3]何頌飛，張娟.工業設計——內涵·思維·創意[M].北京：中國青年出版社，2007.

[4]戴維·布萊姆斯頓.產品概念構思[M].北京：中國青年出版社，2009.

————————

作者簡介：郝恬（1993—），女，山東青島人，武漢理工大學藝術與設計學院工業設計專業，主要從事工業設計方面的研究。

〔編輯：白潔〕

Rational Use of Photovoltaic Technology in Product Design

Hao Tian

Abstract： As designers， vanity projects and face-saving projects cant be regarded as the goals of design. If the designers always consider consumers and design for them， they can avoid producing unreasonable design. Product design is a very careful job. Practice， economy， beautiful， safety and marketability reflect the reasonability of design. In contrast， clumsiness， waste， ugliness， danger and dull of sale reflect the failure of design. Briefly introduce a good technology that benefits the nation and the people - photovoltaic technology.

Key words： photovoltaic technology； solar energy； product design； LED

在眾多的設計中，有一個設計方案是可行的。如果把光伏安裝到農用面包車的頂部，為車上的冷藏設備提供電源，那么，農民就可以將前一天采摘下來新鮮果蔬裝在車上保鮮，到第二天再開車去出售。如果遇到陰天下雨，接上市電冷藏車還是可以照常工作的。這種太陽能冷藏車提供4 m3的0～4℃的保鮮環境是不成問題的，而車頂2 m2的光伏電池每天可以提供2 kW·h電。設想一下，在烈日下出售涼涼的西瓜，那是多么好的一件事。

如何亮化景觀水面呢？圖1所示的設計產品“太陽能水上浮燈”是最好的選擇。白天光伏電池將電能儲藏在內置的磷酸鐵鋰電池內，太陽落山時這些燈就會亮起，十分漂亮。水面浮燈省去了埋設水線的麻煩，只要將其放在水里就能周而復始地工作。如果不想讓風把它吹走，最好在底部系上重物。該產品提供了一個非常小的自動光伏照明系統，但卻敘述出了抒情詩般的寧靜之美。

圖1 太陽能水上浮燈

光伏產品既然能制成發電的屋頂，就可將這種屋頂安裝到高山之巔的亭臺樓閣上，讓我們的城市更加美麗。在汽車4S店里，不乏光伏汽配裝飾產品，比如比較實用的太陽能充電器、應急燈，能讓人心情愉悅的綠芽起舞、招財貓等。

參考文獻

[1]李樂山.工業設計心理學[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]舒湘鄂，吳繼新.快題設計[M].杭州：中國美術學院出版社，2006.

[3]何頌飛，張娟.工業設計——內涵·思維·創意[M].北京：中國青年出版社，2007.

[4]戴維·布萊姆斯頓.產品概念構思[M].北京：中國青年出版社，2009.

————————

作者簡介：郝恬（1993—），女，山東青島人，武漢理工大學藝術與設計學院工業設計專業，主要從事工業設計方面的研究。

〔編輯：白潔〕

Rational Use of Photovoltaic Technology in Product Design

Hao Tian

Abstract： As designers， vanity projects and face-saving projects cant be regarded as the goals of design. If the designers always consider consumers and design for them， they can avoid producing unreasonable design. Product design is a very careful job. Practice， economy， beautiful， safety and marketability reflect the reasonability of design. In contrast， clumsiness， waste， ugliness， danger and dull of sale reflect the failure of design. Briefly introduce a good technology that benefits the nation and the people - photovoltaic technology.

Key words： photovoltaic technology； solar energy； product design； LED