據(jù)外媒報道，松下的工程師們研發(fā)了一款新太陽能天窗，專為2017款豐田普銳斯日版插電式混動車型量身設(shè)計，可將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，為12V的車載鋰離子電池充電(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)，提升了車輛的續(xù)航里程數(shù)(年續(xù)航里程數(shù)的增幅將達到10%)。據(jù)美國環(huán)保署估計，豐田普銳斯在純電動模式下，其續(xù)航里程數(shù)將達到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，因此實際的充電效率將產(chǎn)生波動，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，若采用新方法，為車身板件(body panel)也裝配太陽能電池，其續(xù)航里程數(shù)將延長至6.2英里(10公里)。


當松下于2014年引入HIT電池時，該公司宣稱其轉(zhuǎn)換效率(conversion efficiency)可達25.6%。理論上，對于傳統(tǒng)型單結(jié)太陽能電池(single-junction solar cells)而言，能量轉(zhuǎn)化效率的上限值為30%。對于當前的量產(chǎn)型太陽能電池板而言，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26.6%。

HIT技術(shù)的重要特點在于：可通過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，當模塊升溫時，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，太陽能電池在受熱后的性能表現(xiàn)不佳，其輸出值會受影響。據(jù)松下透露，HIT電池板的額定輸出值對應(yīng)25℃(約77℉)的操作環(huán)境，但實際上，該車頂?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，因為松下異質(zhì)結(jié)太陽能電池提及要小于常規(guī)太陽能電池。

各車企對太陽能電池板的應(yīng)用

車用太陽能電池板并非新理念：早在1992年，馬自達929轎車就配有一款光學(xué)太陽能電池。馬自達將其內(nèi)置到玻璃車頂內(nèi)，用于為風扇提供電能，實現(xiàn)車輛的制冷功能。2009款豐田普銳斯也為用戶提供了一款太陽能電池板選配件，其輸出功率為56瓦，僅能被用于驅(qū)動空調(diào)/通風系統(tǒng)內(nèi)的風扇。

在2014年，福特汽車公司發(fā)布了C-Max Solar Energi概念車，這是一款插電式混動車輛，其車頂配有太陽能電池。該款車型采用了一款由丙烯酸纖維(acrylic)材質(zhì)制作的棱鏡，可為太陽能電池吸收陽光，將光能轉(zhuǎn)化為電能，以便為車載電池充電。福特系統(tǒng)可追蹤天空中太陽的位置，電池板也能隨著太陽的東升西落而進行相應(yīng)移動。該裝置通過集光器(concentrator)而獲得足夠的電能，其收集的電能可供車載電池充電四小時(8 kWh)。2014年，日產(chǎn)也開始為旗下的Leaf電動車提供了一款后擾流板(spoiler option)選配件，其內(nèi)置光伏太陽能面板，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，松下調(diào)整了太陽能電池板內(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能電池板被遮擋后(或電池故障亦或是開路)而產(chǎn)生的能耗。當太陽能電池板的某一部分被遮擋時，電流將通過受遮擋的低壓電池(low-voltage shaded cells)并導(dǎo)致太陽能電池板受熱，進而造成嚴重的能量損耗。太陽能電池板接線盒內(nèi)的旁路二極管及電池的并聯(lián)接線方式可使電流更易通過二極管，而非受遮擋的低壓電池，將熱量增益(heat gain)降至最小，進而減少電流損耗。

為使太陽能電池板與車頂輪廓相契合，松下為新款豐田普銳斯配置了一款架構(gòu)獨特的太陽能電池板，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，與新款普銳斯的車身設(shè)計完美匹配。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，該技術(shù)采用了先進的制造工藝，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”擁有一款太陽能車頂選配件，用戶頗為期待，希望特斯拉能成為第二家使用新款太陽能電池板的車企。

然而，截止至目前，該選配件尚無法配備到在美發(fā)售的豐田普銳斯Prime車型上，因為該太能能電池板當前所采用的鋼化玻璃薄板上無法通過美國的側(cè)翻碰撞測試(rollover crash tests)。據(jù)報道，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能電池板的在美上市時間表。