最近被幾則比較火的有關(guān)太陽能電動汽車的消息給刷屏了。
首先是由天津高校聯(lián)合打造的“天津號”純太陽能電動汽車,在陽光充足的天氣下,車頂太陽能電池板平均日發(fā)電量達(dá)到7.6度,車輛續(xù)航可達(dá)70公里。
其次是澳大利亞的科學(xué)家用印刷的方式制作了18塊長度為18米/塊的軟太陽能電池板,可放在車輛旁邊吸收陽光為電動汽車供電,他們聲稱能為特斯拉汽車提供總里程為15100公里的動力。
有人說太陽能電動汽車才是世界的未來,因?yàn)樗沙掷m(xù)、環(huán)保、節(jié)能。
但是目前市場上大多數(shù)利用太陽能電池板補(bǔ)能的電動汽車所能達(dá)到的里程范圍有限,這里僅僅只考慮太陽能供電的情況。
如號稱擁有高達(dá)1600公里續(xù)航能力的aptera太陽能電動汽車,它的車頂有獨(dú)特的菱形太陽能電池板可最大限度地利用太陽能供電,即便如此,它每天最大也只能提供約65公里的太陽能續(xù)航里程,其他的里程均由鋰離子電池提供動力來源。
再如Humble One太陽能電動汽車,在純陽光下由車頂太陽能電池板供電的里程最高可達(dá)60英里(96公里)。
加上前文提到的“天津號”續(xù)航里程約70公里,可見,目前的太陽能電動汽車由車頂太陽能供電的里程僅能滿足日常代步使用,相當(dāng)于一個小型的汽車充電寶,但是如果只是日常上下班通勤,也足夠了。
然而學(xué)術(shù)界和工業(yè)界卻很看好太陽能電動汽車的發(fā)展前景,因?yàn)殡S著科技的發(fā)展,由太陽能供電的電動汽車?yán)m(xù)航里程將會越來越長。
最近學(xué)術(shù)界在太陽能與電能轉(zhuǎn)換的研究領(lǐng)域取得了很多重要的進(jìn)展。
首先在太陽能與電能的轉(zhuǎn)化效率方面,德國的伍珀塔爾大學(xué)聯(lián)合多家機(jī)構(gòu)合作發(fā)表于學(xué)術(shù)頂刊《Nature》的一項(xiàng)研究成果通過不同的材料組合將太陽能電池的效率提高到了24%!在這項(xiàng)研究發(fā)表前,世界上最好的鈣鈦礦/有機(jī)串聯(lián)電池的效率約為20%。這意味著每瓦特太陽輻射能轉(zhuǎn)化成更多瓦特的電能。
其次,太陽下山后,太陽能電池仍然能長時間工作。另一篇也是最近發(fā)表的研究工作打破了之前對太陽能只能在有陽光的日子工作的認(rèn)知。這項(xiàng)由斯坦福大學(xué)發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《Applied Physics Letters》上的研究構(gòu)建了一個光伏電池,可以在白天和晚上從環(huán)境中獲取能量。
到了晚上,太陽能電池向天空輻射并散發(fā)熱量,產(chǎn)生比環(huán)境空氣低幾度的溫度。他們開發(fā)的設(shè)備使用熱電模塊從電池和空氣之間的溫度梯度產(chǎn)生電壓和電流。該裝置可以整合到現(xiàn)有的太陽能電池中,且價格低廉,具備很高的可行性。
更厲害的是,由上海交通大學(xué)和瑞典查爾姆斯理工大學(xué)合作發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《Cell Reports Physical Science》上的一項(xiàng)研究,使得太陽能發(fā)電不受天氣、一天中的時間、季節(jié)或地理位置的影響。
這項(xiàng)技術(shù)基于一種特殊設(shè)計的分子,當(dāng)它受到陽光照射時,其形狀會變成富含能量的異構(gòu)體,異構(gòu)體以液體形式儲存,以供以后需要時使用,例如晚上或冬天,這種方式可將太陽能儲存長達(dá)18年。
瑞典的研究人員將他們專門設(shè)計的裝載著瑞典陽光的分子送到上海交大,分子中的陽光能量在上海被釋放并轉(zhuǎn)化成電能,他們證明了可按需隨時將太陽能轉(zhuǎn)化成電能。
能量以熱量的形式釋放出來以后,分子恢復(fù)到原來的形狀,這樣它就可以在加熱系統(tǒng)中重復(fù)使用。
太陽能取之不盡,用之不竭,且還可以長期儲存,不受地域、時間和天氣的影響,加上太陽能轉(zhuǎn)化成電能的效率越來越高,所有這些都使得它具備了作為電動汽車動力來源的廣闊前景,未來純太陽能電動汽車擁有高續(xù)航能力不是沒有可能。
作者為中國科學(xué)院博士,美國藤校研究員。
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