太陽能汽車從“夢想”到“現實”的路是否還遠

撰文/N.E.S 楊朔

太陽能汽車從“夢想”到“現實”的路是否還遠

撰文/N.E.S 楊朔

可能是小時候看的科幻雜志過多的原因，筆者也有過很多對于未來的幻想。曾經的雜志無數次展望過21世紀太陽能汽車滿地跑的美好場景。家里有太陽能，不用花電費；車是太陽能的，連充電都不用；甚至你隨身穿的衣物上都有太陽能板，能隨時隨地拉出一根線來給電子設備充電。但殘酷的現實是，直到今天，人們對于太陽能的應用仍處于十分初級的階段，至于太陽能汽車，路上更是一輛都見不到，那么它到底離我們有多遠？

3 1.6%轉化率是個什么概念？

其實關于太陽能汽車，已經受到關注很多年了，甚至隔幾年就有些概念車型發布。近幾年由于全世界都在大力發展新能源車型，以至于太陽能汽車的概念又開始受到人們的廣泛關注。早在1955年，世界上第一臺配備太陽能板的電動汽車被通用的一位工程師制造了出來。在那之后，發達國家掀起了一陣“太陽能”熱，美國、日本、澳大利亞等國相繼研發了各自的太陽能車型，但是由于技術的原因，性能十分不穩定，其原因就在于太陽能電池板的轉化率問題。由于當時的技術水平所限，硅晶太陽能電池板的轉化率只有10%左右，這對于驅動一輛車來說是遠遠不夠的。

而從驅動形式來講，太陽能車其實就是輛電動汽車，區別只是在電動汽車的基礎上加裝了可以自行制造電力的太陽能板，不再像電動汽車一樣完全依賴外接充電。因此，太陽能汽車的核心科技就是太陽能板。太陽能板發電的原理為光電效應，簡述就是當太陽照射于太陽能板表面時，材料中原子周圍的電子吸收了太陽光的能量，在太陽能板中移動，電子的移動就會形成電流，因此產生的電流就可以為外接的電池進行充電，或者直接提供給電機為車輛提供動力。實際上，太陽能汽車與增程式電動汽車驅動結構類似，只是將增程式電動車的汽油發動機變成了太陽能電池板。由太陽能電池板接受太陽光，并轉換成電能，向電動機供電，再由電動機驅動汽車行駛；陰天的時候或電量不足的時候，可以通過外接插電給電池充電，太陽能電池組就相當一個增程器。所以，太陽能汽車也可以被稱作升級版的電動汽車。

從技術層面來看，目前國內的漢能集團已經將砷化鎵薄膜太陽能電池轉化率做到了全球最高的31.6%（非量產），但是理論上薄膜發電的轉化率可以提升到50%以上，從技術角度講依然有很大的提高空間。根據此前漢能集團發布的Hanergy Solar系列太陽能概念車來說，理想狀態下，汽車車身可以集成大約3.5—7.5平方米的薄膜太陽能電池組件，每天陽光照射5到6個小時，日均發電量8—10度左右，平均每天可以驅動汽車行駛80公里左右。

太陽能應用 我還是個“寶寶”

新能源汽車在世界范圍的火熱，也帶動了太陽能汽車的探索。更加環保的太陽能電池如何廣泛應用到汽車上，在近年來已經成為各大車廠積極探索的問題。包括福特、奧迪、豐田、特斯拉等世界各大汽車廠商都已經開始研究太陽能在汽車上的量產化應用。太陽能技術其實很早就應用于在量產車上，最具代表性的就是太陽能天窗這一配置，像老款斯柯達昊銳、奧迪A6L、豐田普銳斯等車型上都能見到太陽能天窗這一配置，這套太陽能系統專門為鼓風機供電。在炎熱天氣下，當車內溫度過高時，天窗內的太陽能板依靠陽光所產生的電力，經過控制系統來驅動鼓風機，將車廂外的冷空氣導入車內，驅除車內熱氣，達到降溫的目的。主要是為了在夏天車輛長時間暴曬時，能起到一定調節溫度的作用。但是受限于車頂面積，以及太陽能電池板的轉化率問題，所有安裝了太陽能電池板的汽車，發出的電能只能給鼓風機供電，更別提給汽車充電了。

福特汽車也曾發布過一款以太陽能作為驅動的概念車輛——C-MAX Solar Energi Concept，在這款車上對太陽能技術進行了創新性地改進，在太陽能板上加裝了一個聚焦器，可以引導太陽光往車頂聚集。據稱，此技術可使太陽能板的充電效果提高8倍。

而新能源車巨頭豐田公司也一直致力于太陽能技術的研發，旗下的新一代普銳斯將在車頂安裝一塊太陽能電池板。在車輛停放時，太陽能電池板開始充電，其燃油經濟性將較無太陽能板的車型提升10%。

目前太陽能汽車的性能遠沒達到量產的水平，但不可否認的是，太陽能車極具發展潛力，多家車企早早就嗅到了發展太陽能技術的巨大商機。新能源車巨頭特斯拉始終沒有放下太陽能技術的開發，2016年，特斯拉正式收購美國太陽能公司SolarCity，探索太陽能與電動汽車的結合應用。身兼特斯拉CEO和SolarCity董事會主席的埃隆.馬斯克表示，這筆交易將大大增強特斯拉對無碳能源市場的掌控力。與此同時，在新能源方面有足夠技術儲備的世界各大汽車廠商，也紛紛開始探索太陽能在汽車上的量產化應用。有網絡消息顯示，特斯拉即將銷售的Model 3車型可能會選裝太陽能車頂篷技術，而這種全新技術可能是特斯拉全新開發的內嵌太陽能電池的“特斯拉玻璃”，其功能就是收集太陽能產生電力，為車內的一些電子部件供電。

滿街跑 路還遠！

太陽能汽車是一種靠太陽能來驅動的汽車，具有以下優勢：首先，太陽能是一種“取之不盡、用之不竭”的清潔能源；其次，能夠真正實現零排放，成為真正意義上的清潔能源汽車。

太陽能車雖具有眾多先天優勢卻沒被量產，其根本原因就是技術上遭遇的瓶頸和實用性上的不足。從技術層面上來看，目前太陽能技術的最大瓶頸就是能量轉化率不高，致使太陽能發電技術的發電量完全不能滿足人們出行的需求。正常天氣下，太陽照射的能量為一千瓦每平方米，目前能量轉換率最高（已量產）的松下太陽能板為25.6%，按每輛車5平方米的太陽能板覆蓋面積（已屬相當大）來計算，一輛車的日均發電量充其量也就在6度上下。而目前純電動汽車的百公里能耗在20度左右，所以太陽能汽車的續駛里程很難達到日常使用的程度。

除此之外，天氣因素也是太陽能車的克星，在光照不足的狀態下，太陽能板的轉化效率也會大幅下降，因此太陽能車的續航里程極不穩定。在二三線城市，高樓林立都已經是一個普遍的景象，陽光很大程度上會被遮擋，更不用說高樓密度更大的一線城市。此外，如今大部分商務辦公樓都采用地下停車場，或是非露天的多層停車場。這些條件下，太陽能車也無法將太陽能儲存為電能。更重要的一點是，在中國的大城市里，能看到太陽的日子越來越少了。漫天霧霾的大都市，太陽光將會極為稀缺。光靠霧霾天氣下的陽光照射，充電效率顯然也不可能滿足日常通勤。

除了性能上的不足，太陽能車的日常使用問題也是令人頭疼的。在用車成本上，首先購買一輛太陽能車的花費定然不菲。無論是太陽能電池板，還是為了輕量化所用的碳纖維車身，這些都代表著一個字——貴。于是，就如同當年電動車誕生時一樣，“在車輛生命周期內，節省的錢能否抵消買車的高昂花費”的類似疑問又將被提出。而萬一太陽能汽車發生車禍，其代價可能也更為昂貴。由于大量采用碳纖維等材料外，同時車身表面覆蓋大面積的薄膜太陽能板，一旦在車禍中損壞，更換碳纖維車身部件和太陽能電池板的成本肯定也不低。

上世紀50年代，通用汽車就開始研究太陽能汽車；70年代，英國人已經制造了太陽能汽車；現在澳大利亞更是每兩年舉行一次太陽能汽車大賽。但是，太陽能汽車因為關鍵問題難以解決，商業化依舊步履維艱。

中國的太陽能汽車該如何發展

太陽能汽車作為一種新能源汽車，其發展和應用代表了未來汽車工業發展的潮流，盡管商業化之路還很遙遠，但從促進新能源發展、搶占關鍵技術制高點的角度來說，也應引起重視。

國家應當與重視新能源汽車發展一樣，明確把太陽能汽車歸入新能源汽車的范疇，并作為新能源汽車的一種重要子項目，制定太陽能汽車發展規劃。解決太陽能電池轉化利用率低、續航里程短、時速低、成本價格高等一系列制約太陽能汽車發展的頸瓶因素，為其商業化打下基礎。

不可否認的是，太陽能汽車在現階段沒有大的技術突破的情況下，還離我們十分遙遠。但沒有什么是技術解決不了的難題，筆者相信，太陽能汽車的技術瓶頸只是暫時的。其實電動汽車剛剛面世時也面臨著相同的問題，時至今日，電動汽車的全球保有量已經達到了100萬輛，完成了由概念車品到量產車的轉身。通過技術上的發展和突破，太陽能汽車的性能在未來定然會大大提升。這是個一直在顛覆與創新的時代，其實各方都沒有忽視這個絕對純凈的清潔能源應用。小時候想象的太陽能汽車滿街跑的幻想，說不定哪天就實現了呢。