在車身或車頂安裝光伏電池板的電動汽車，純太陽能驅(qū)動的年行駛里程有可能達到1萬公里以上，而電池板的回收期只有三四年。

這是由荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究組織（TNO）光伏和移動模塊技術(shù)項目經(jīng)理BonnaNewman主持的車輛集成光伏研究項目的主要初步發(fā)現(xiàn)之一。我們已經(jīng)開發(fā)了一個模型來量化在電動汽車上安裝太陽能電池板所產(chǎn)生的所有好處，我們想看看，在不同的情況下，光伏發(fā)電量到底能達到多少。

該項目包括探索晶體硅、薄膜和鈣鈦礦技術(shù)。她進一步解釋說：“我們正在測試不同的技術(shù)，并試圖使其有效地用于各種電動汽車的車載光伏發(fā)電，包括公共汽車和卡車。”

好處

然而，對于目前市場上的大多數(shù)電動車來說，由于其目前的車輛能效，10000公里的續(xù)航里程仍然很難達到。紐曼說：“但電動汽車的型號正在顯著改進。比如特斯拉Model3就比以前的版本效率高很多。”

根據(jù)紐曼的估計，汽車集成光伏的效益與特定地區(qū)的太陽輻射水平、對電動汽車的需求和電價成正比。她強調(diào)：“如果我們在荷蘭這樣一個沒有太多陽光，但電價接近每千瓦時0.20歐元的地方，用太陽能電池板產(chǎn)生的電力替代電網(wǎng)電力，我們每年的直接節(jié)電可能高達150歐元至200歐元。與傳統(tǒng)的太陽能電池相比，如果安裝在汽車上的電池板每瓦成本約為1000歐元或1歐元，那么您可以考慮三到四年的投資回收期，這是一個合理的收益。”

與完全依靠電網(wǎng)供電的電動汽車相比，二氧化碳減排量估計為每年250公斤。她說：“從能源轉(zhuǎn)型的角度來看，這顯然是一個好處，但這取決于地理位置以及你在那里擁有什么樣的電網(wǎng)。在法國這樣一個電網(wǎng)電力大部分來自核電的地方，你也可以實現(xiàn)零排放，在這種情況下，你在那里沒有多少二氧化碳的好處。”

估計還包括基于傳統(tǒng)組件制造方法的光伏板中嵌入的二氧化碳。紐曼補充說：“我們發(fā)現(xiàn)，在幾乎所有的情況下，汽車集成光伏帶來的二氧化碳效益都比純電動汽車帶來的效益更大。”

方便

另一個重要的因素，對荷蘭研究小組來說仍然難以量化，就是它所說的“便利因素”，它是用太陽公里數(shù)和你必須把汽車插入電網(wǎng)的次數(shù)來表示的。她說：“通過我們最詳細的模型，我們在荷蘭評估了一輛類似特斯拉的汽車，平均行駛里程達到每年13000公里左右。我們發(fā)現(xiàn)，使用太陽能可以行駛3000多公里，安裝光伏電池板后，充電次數(shù)可以減少25%。這是每年一次，但在夏天，你甚至可以開三個月而不給汽車充電。”

在陽光明媚的地方，如西班牙、意大利或太陽輻射水平相近的國家，充電時間每年可減少40%左右。紐曼肯定地說：“今天的光伏和電動汽車技術(shù)可以實現(xiàn)這一點。即使在能源耗盡的情況下，在陽光明媚的日子里，電池板也有足夠的電力為車輛部分充電，并將其送到最近的充電站，而無需外部幫助。”

模塊集成

當被問及由汽車制造商或外部車身制造時，模塊集成是否更可取時，紐曼說，從長遠來看，如果在汽車工廠集成太陽能模塊，可以實現(xiàn)更好的設(shè)計。她說：“最實用和最具成本效益的解決方案是汽車行業(yè)內(nèi)的光伏系統(tǒng)集成，由汽車OEM負責汽車車頂或車身部件的制造。然而，售后解決方案目前可能是以更快的方式證明和推廣車載集成光伏的更好方式。”目前，市場上所有的車載集成光伏產(chǎn)品都是由汽車制造商完成的。

至于售后解決方案，將光伏集成到車輛系統(tǒng)中在每輛車上會略有不同。因此，系統(tǒng)集成將需要改進或適應(yīng)不同的車輛，以獲得最佳性能。

為了將電池板集成到汽車的車身組件中，TNO的科學(xué)家們希望使用與太陽能產(chǎn)業(yè)中使用的傳統(tǒng)產(chǎn)品盡可能相似的模塊。這樣，他們就可以利用大規(guī)模的供應(yīng)鏈，從而提高效率和成本。紐曼強調(diào)：“我們可以承受比傳統(tǒng)光伏更高的成本，但如果我們在制造業(yè)方面保持接近光伏產(chǎn)業(yè)的水平，我們就可以將這一更好的價值轉(zhuǎn)化為太陽能移動產(chǎn)業(yè)。”

晶體硅

這一細分市場的主流光伏技術(shù)仍然是晶體硅光伏，因為它提供了最大的產(chǎn)量。紐曼說：“在這個時候，我們需要比CIG能提供更多的能量生產(chǎn)密度。我們在集成方面致力于CIGS，因為它具有輕量級和靈活性的明顯優(yōu)勢。”

不過，她指出，從成本角度來看，晶體硅的供應(yīng)鏈要好得多。“將晶體硅面板彎曲成所需形狀是可能的。車輛的大部分區(qū)域?qū)τ诰w硅來說足夠平坦，因此，我們認為這是近期最有前途的技術(shù)。”

晶體硅太陽能電池也更容易連接在屋頂上，至少用目前最先進的技術(shù)。晶體硅對動態(tài)陰影事件的反應(yīng)也更好，因為陰影可以以不同的方式和非常不可預(yù)測的方式穿越車輛很多次。紐曼解釋說：“在未來，我們有望找到一種在這些事件中表現(xiàn)更好的薄膜解決方案，最終添加鈣鈦礦或CIGS層。”

安全

荷蘭研究小組也在研究可靠性和安全性問題。碰撞和碎裂測試是為了了解在發(fā)生事故時會發(fā)生什么，在事故中車頂或汽車其他表面的太陽能電池板也可能會斷裂。

紐曼說：“舉個例子，從屋頂一角到另一角的電壓，如果人們不能正常接觸，那就不是問題了。然而，在事故中，這些屋頂碎片可能會靠得更近，然后可能危及救援人員，電擊的風險不能排除。”該計劃旨在確保這些面板處于消費品的安全水平。

紐曼補充說，另一個重要因素是，如果一輛正面裝有太陽能電池板的汽車撞到行人，會發(fā)生什么情況。比如說，我們必須看看玻璃在與人的頭部發(fā)生碰撞時是如何破碎的。我們必須看到，與沒有電池板的汽車相比，這種撞擊會以何種方式傷害行人的頭部，我們必須確保太陽能電池板不會增加任何風險。

她強調(diào)，避免在這一細分市場的早期階段出現(xiàn)此類問題非常重要。即使這項技術(shù)有明顯的好處，我們也必須確保以安全的方式引進。

市場規(guī)模

從技術(shù)角度看，在未來五年內(nèi)，在電動汽車車身上引入21%的高效面板并沒有什么大的障礙，而且已經(jīng)生產(chǎn)了數(shù)萬輛汽車。出于方便的考慮，很多人可能會決定購買一輛集成了光伏的電動車。紐曼預(yù)測說：“到2030年，我可以想象帶有太陽能電池板的電動汽車可能占電動汽車市場的10%。這將是一個相當大的市場，在我看來，這個比例甚至沒有那么極端，如果你考慮到投資回收期在3到4年之間的話。”

展望未來，紐曼說很難看到完全由太陽能電池板驅(qū)動的電動汽車。她總結(jié)道：“要徹底擺脫有線電視是很困難的。但是，如果你住在陽光明媚的地方，你很有可能在夏天開車數(shù)周而不需要充電。”