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松下HIT技术提能效 日版丰田普锐斯采用新太阳能天窗
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出自:盖世汽车网

据外媒报道,松下的工程师们研发了一款新太阳能天窗,专为2017款丰田普锐斯日版插电式混动车型量身设计,可将太阳能转换为电能,为12V的车载锂离子电池充电(8.8 kWh)。该产品的光伏电池板(photovoltaic panel)采用了松下的异质结(Heterojunction with intrinsic Thinlayer,HIT)技术,提升了车辆的续航里程数(年续航里程数的增幅将达到10%)。据美国环保署估计,丰田普锐斯在纯电动模式下,其续航里程数将达到25英里。

松下的异质结(HIT)技术提升能量转换效率

丰田和松下共同澄清,由于各季节的光照量存在差异,因此实际的充电效率将产生波动,这意味着充电后额外获得的续航里程数平均值范围在1.8英里(2.9公里)至3.8英里(6.1公里),视各季节的光照量而异。据估计,若采用新方法,为车身板件(body panel)也装配太阳能电池,其续航里程数将延长至6.2英里(10公里)。

当松下于2014年引入HIT电池时,该公司宣称其转换效率(conversion efficiency)可达25.6%。理论上,对于传统型单结太阳能电池(single-junction solar cells)而言,能量转化效率的上限值为30%。对于当前的量产型太阳能电池板而言,日本公司金子产业(Kaneko)的研究人员刷新了业内记录,其产品的能量转换效率高达26.6%。

HIT技术的重要特点在于:可通过单晶硅基材表面的非晶硅覆膜层(laminating layers of amorphous silicon)降低电荷载体(charge carriers)的再结合损耗(recombination loss),电荷载体源于光产生的带电粒子(particles of electricity)。

此外,当模块升温时,其输出功率的损耗极小,这意味着即使在酷暑条件下,也支持高输出功率。通常情况下,太阳能电池在受热后的性能表现不佳,其输出值会受影响。据松下透露,HIT电池板的额定输出值对应25℃(约77℉)的操作环境,但实际上,该车顶的耐受温度在80℃,甚至更高。据松下透露,即使在高温环境下,也能尽可能地降低输出功率的降幅,因为松下异质结太阳能电池提及要小于常规太阳能电池。

各车企对太阳能电池板的应用

车用太阳能电池板并非新理念:早在1992年,马自达929轿车就配有一款光学太阳能电池。马自达将其内置到玻璃车顶内,用于为风扇提供电能,实现车辆的制冷功能。2009款丰田普锐斯也为用户提供了一款太阳能电池板选配件,其输出功率为56瓦,仅能被用于驱动空调/通风系统内的风扇。

在2014年,福特汽车公司发布了C-Max Solar Energi概念车,这是一款插电式混动车辆,其车顶配有太阳能电池。该款车型采用了一款由丙烯酸纤维(acrylic)材质制作的棱镜,可为太阳能电池吸收阳光,将光能转化为电能,以便为车载电池充电。福特系统可追踪天空中太阳的位置,电池板也能随着太阳的东升西落而进行相应移动。该装置通过集光器(concentrator)而获得足够的电能,其收集的电能可供车载电池充电四小时(8 kWh)。2014年,日产也开始为旗下的Leaf电动车提供了一款后扰流板(spoiler option)选配件,其内置光伏太阳能面板,可为其附件系统提供额外的电能。

松下的降能耗措施

为确保电流能够平稳流动,松下调整了太阳能电池板内旁路二极管(bypass diodes)的设置方式,旁路二极管可被用于降低太阳能电池板被遮挡后(或电池故障亦或是开路)而产生的能耗。当太阳能电池板的某一部分被遮挡时,电流将通过受遮挡的低压电池(low-voltage shaded cells)并导致太阳能电池板受热,进而造成严重的能量损耗。太阳能电池板接线盒内的旁路二极管及电池的并联接线方式可使电流更易通过二极管,而非受遮挡的低压电池,将热量增益(heat gain)降至最小,进而减少电流损耗。

为使太阳能电池板与车顶轮廓相契合,松下为新款丰田普锐斯配置了一款架构独特的太阳能电池板,将结晶硅基材(crystalline silicon substrate)及非晶硅薄膜(amorphous silicon film)嵌入到三维全面玻璃薄片(three-dimensional laminate curved glass)中,与新款普锐斯的车身设计完美匹配。该技术采用热压缩结合法(thermal compression bonding)将模块的上下表面与柔性材质粘合。值得一提的时,该技术采用了先进的制造工艺,在常规扁平表面上增添了三维曲面。

美版丰田普锐斯配置新太阳能天窗受阻

最近,松下与特斯拉联手,在拉斯维加斯郊外的工厂内生产新电池。特斯拉首席执行官埃隆·马斯克曾表示,特斯拉Model 3“有可能”拥有一款太阳能车顶选配件,用户颇为期待,希望特斯拉能成为第二家使用新款太阳能电池板的车企。

然而,截止至目前,该选配件尚无法配备到在美发售的丰田普锐斯Prime车型上,因为该太能能电池板当前所采用的钢化玻璃薄板上无法通过美国的侧翻碰撞测试(rollover crash tests)。据报道,松下与丰田正在探讨解决方案,迄今尚未公布该款松下太阳能电池板的在美上市时间表。 

 

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文章收入时间: 2017-07-11
 
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