據(jù)外媒報(bào)道，松下的工程師們研發(fā)了一款新太陽(yáng)能天窗，專(zhuān)為2017款豐田普銳斯日版插電式混動(dòng)車(chē)型量身設(shè)計(jì)，可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，為12V的車(chē)載鋰離子電池充電(8.8 kWh)。該產(chǎn)品的光伏電池板(photovoltaic panel)采用了松下的異質(zhì)結(jié)(Heterojunction with intrinsic Thinlayer，HIT)技術(shù)，提升了車(chē)輛的續(xù)航里程數(shù)(年續(xù)航里程數(shù)的增幅將達(dá)到10%)。據(jù)美國(guó)環(huán)保署估計(jì)，豐田普銳斯在純電動(dòng)模式下，其續(xù)航里程數(shù)將達(dá)到25英里。

松下的異質(zhì)結(jié)(HIT)技術(shù)提升能量轉(zhuǎn)換效率

豐田和松下共同澄清，由于各季節(jié)的光照量存在差異，因此實(shí)際的充電效率將產(chǎn)生波動(dòng)，這意味著充電后額外獲得的續(xù)航里程數(shù)平均值范圍在1.8英里(2.9公里)至3.8英里(6.1公里)，視各季節(jié)的光照量而異。據(jù)估計(jì)，若采用新方法，為車(chē)身板件(body panel)也裝配太陽(yáng)能電池，其續(xù)航里程數(shù)將延長(zhǎng)至6.2英里(10公里)。


當(dāng)松下于2014年引入HIT電池時(shí)，該公司宣稱(chēng)其轉(zhuǎn)換效率(conversion efficiency)可達(dá)25.6%。理論上，對(duì)于傳統(tǒng)型單結(jié)太陽(yáng)能電池(single-junction solar cells)而言，能量轉(zhuǎn)化效率的上限值為30%。對(duì)于當(dāng)前的量產(chǎn)型太陽(yáng)能電池板而言，日本公司金子產(chǎn)業(yè)(Kaneko)的研究人員刷新了業(yè)內(nèi)記錄，其產(chǎn)品的能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)26.6%。

HIT技術(shù)的重要特點(diǎn)在于：可通過(guò)單晶硅基材表面的非晶硅覆膜層(laminating layers of amorphous silicon)降低電荷載體(charge carriers)的再結(jié)合損耗(recombination loss)，電荷載體源于光產(chǎn)生的帶電粒子(particles of electricity)。

此外，當(dāng)模塊升溫時(shí)，其輸出功率的損耗極小，這意味著即使在酷暑條件下，也支持高輸出功率。通常情況下，太陽(yáng)能電池在受熱后的性能表現(xiàn)不佳，其輸出值會(huì)受影響。據(jù)松下透露，HIT電池板的額定輸出值對(duì)應(yīng)25℃(約77℉)的操作環(huán)境，但實(shí)際上，該車(chē)頂?shù)哪褪軠囟仍?0℃，甚至更高。據(jù)松下透露，即使在高溫環(huán)境下，也能盡可能地降低輸出功率的降幅，因?yàn)樗上庐愘|(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池提及要小于常規(guī)太陽(yáng)能電池。

各車(chē)企對(duì)太陽(yáng)能電池板的應(yīng)用

車(chē)用太陽(yáng)能電池板并非新理念：早在1992年，馬自達(dá)929轎車(chē)就配有一款光學(xué)太陽(yáng)能電池。馬自達(dá)將其內(nèi)置到玻璃車(chē)頂內(nèi)，用于為風(fēng)扇提供電能，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的制冷功能。2009款豐田普銳斯也為用戶(hù)提供了一款太陽(yáng)能電池板選配件，其輸出功率為56瓦，僅能被用于驅(qū)動(dòng)空調(diào)/通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)的風(fēng)扇。

在2014年，福特汽車(chē)公司發(fā)布了C-Max Solar Energi概念車(chē)，這是一款插電式混動(dòng)車(chē)輛，其車(chē)頂配有太陽(yáng)能電池。該款車(chē)型采用了一款由丙烯酸纖維(acrylic)材質(zhì)制作的棱鏡，可為太陽(yáng)能電池吸收陽(yáng)光，將光能轉(zhuǎn)化為電能，以便為車(chē)載電池充電。福特系統(tǒng)可追蹤天空中太陽(yáng)的位置，電池板也能隨著太陽(yáng)的東升西落而進(jìn)行相應(yīng)移動(dòng)。該裝置通過(guò)集光器(concentrator)而獲得足夠的電能，其收集的電能可供車(chē)載電池充電四小時(shí)(8 kWh)。2014年，日產(chǎn)也開(kāi)始為旗下的Leaf電動(dòng)車(chē)提供了一款后擾流板(spoiler option)選配件，其內(nèi)置光伏太陽(yáng)能面板，可為其附件系統(tǒng)提供額外的電能。

松下的降能耗措施

為確保電流能夠平穩(wěn)流動(dòng)，松下調(diào)整了太陽(yáng)能電池板內(nèi)旁路二極管(bypass diodes)的設(shè)置方式，旁路二極管可被用于降低太陽(yáng)能電池板被遮擋后(或電池故障亦或是開(kāi)路)而產(chǎn)生的能耗。當(dāng)太陽(yáng)能電池板的某一部分被遮擋時(shí)，電流將通過(guò)受遮擋的低壓電池(low-voltage shaded cells)并導(dǎo)致太陽(yáng)能電池板受熱，進(jìn)而造成嚴(yán)重的能量損耗。太陽(yáng)能電池板接線(xiàn)盒內(nèi)的旁路二極管及電池的并聯(lián)接線(xiàn)方式可使電流更易通過(guò)二極管，而非受遮擋的低壓電池，將熱量增益(heat gain)降至最小，進(jìn)而減少電流損耗。

為使太陽(yáng)能電池板與車(chē)頂輪廓相契合，松下為新款豐田普銳斯配置了一款架構(gòu)獨(dú)特的太陽(yáng)能電池板，將結(jié)晶硅基材(crystalline silicon substrate)及非晶硅薄膜(amorphous silicon film)嵌入到三維全面玻璃薄片(three-dimensional laminate curved glass)中，與新款普銳斯的車(chē)身設(shè)計(jì)完美匹配。該技術(shù)采用熱壓縮結(jié)合法(thermal compression bonding)將模塊的上下表面與柔性材質(zhì)粘合。值得一提的時(shí)，該技術(shù)采用了先進(jìn)的制造工藝，在常規(guī)扁平表面上增添了三維曲面。

美版豐田普銳斯配置新太陽(yáng)能天窗受阻

最近，松下與特斯拉聯(lián)手，在拉斯維加斯郊外的工廠內(nèi)生產(chǎn)新電池。特斯拉首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克曾表示，特斯拉Model 3“有可能”擁有一款太陽(yáng)能車(chē)頂選配件，用戶(hù)頗為期待，希望特斯拉能成為第二家使用新款太陽(yáng)能電池板的車(chē)企。

然而，截止至目前，該選配件尚無(wú)法配備到在美發(fā)售的豐田普銳斯Prime車(chē)型上，因?yàn)樵撎苣茈姵匕瀹?dāng)前所采用的鋼化玻璃薄板上無(wú)法通過(guò)美國(guó)的側(cè)翻碰撞測(cè)試(rollover crash tests)。據(jù)報(bào)道，松下與豐田正在探討解決方案，迄今尚未公布該款松下太陽(yáng)能電池板的在美上市時(shí)間表。