深度解析：未来新能源汽车有没有可能用太阳能

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内容概述：

光电转换效率、光伏与汽车之间的关系如果有一种能源，绝对无限且清洁，这种能源一定是“太阳能”；因为所有水平方向都像我们的太阳一样发出光和热，宇宙中仅银河系就有200-6000亿颗恒星，而宇宙中有100-2000亿个银河系体积的星系，所以太阳能理论以上是无限的。

此外，太阳能可用于发电，电能可作为各种交通工具的能源；比如汽车、火车、轮船、制造机器等，所以对太阳能汽车的讨论和探索从未停止过，只是目前只有澳大利亚有过太阳能汽车竞赛，量产汽车没有选择依靠太阳能单独充电。主要原因是太阳能发电效率太低。这些太阳能赛车是使用高标准（成本）轻质材料并具有非常一般的功率水平的特殊车辆。他们不具备普及移动汽车的能力。请参阅以下图片组。

这是太阳能车的外观，感觉像飞碟……其主要特点是车内装满了太阳能电池板（简称PV） .不论车辆的设计和实用性；这也是无奈之举，因为目前使用的单晶硅和第二代多晶硅太阳能电池板的效率只有20%左右，而第三代薄膜太阳能电池仅略有提高。但这个限制似乎是 27%。最高标准是多层镀膜太阳能电池板，效率接近45%；但超高的成本决定了它只能用在航天领域，比如天空和空间站可能有这个标准。

可以说当前材料很难在技术上取得突破。在汽车制造成本方面可以接受的薄膜光伏面板的效率实际上只能达到20%左右。为什么光伏发电效率这么低？有必要了解太阳光的频率与能带隙之间的关系。

阳光可以表现出多种颜色，这是对光的一般理解；更深的微观层面的光有不同的频率，光携带着“光子”。不同颜色（频率）的区别是因为不同的光线携带不同的光子；光之所以能发电，也是因为光子能量的存在，但并不是所有频率的光都能发电，至少就目前的材料标准而言。

我想了解发电效率 有必要简单了解一下“能带理论”。固体是由原子组成的。原子包括原子实电子和外电子。看似稳定的固体中的真实原子和电子都在连续运动；能带的概念是当固体中的大量原子聚集在一起时。如果原子间的间隙太小，外层的电子就会“交错”接触，因此原子上的电子不再固定在某个原子上，而是向相邻原子的壳层移动。 ，这就是电子的“共享理念”。

【硅】是光伏面板材料，每立方厘米硅有5×1022个原子，原子间最短距离为0.235纳米；这会引起电子的“交错”，并会产生很小的能量差异，相应的能级扩展为Band。

原子最外层的电子是价电子，与价电子能级对应的能带成为价带。价带以上能量最低的可允许带变成倒带。能带隙的概念是导带最低点与价带最高点之间的能量差。带隙越大，电子越难从价带激发到导带。说白了就是电导率会低一些。

对于不想多了解光伏发电技术的车友来说，这个描述有点不人性化；直白的描述可以理解为“太阳能发电是由光能（激发）电子从价带流向导带，并在此过程中产生电流”。但是，不同频率的光的波长差别很大，波长越短，能量越大；反之，波长过大的光中的光子能量较低，其能带隙激活所需的能量对于电子的“运动”，即电子不能为“胶体”释放，所以没有办法发电。以晶体硅的带隙标准为参考，25%的光不能进行光电

关键点：部分光子能量会比较大，光伏发电过程中会产生热能，这部分能量无法转化为电能；损耗率也在30%左右，所以理论上只能转化45%左右转化为电能，因此航空领域使用的太阳能电池板可以满足这一要求标准。

但是，有些太阳能电池板对电子流本身的阻力被夸大了，会造成相当大的损失；结果是普通太阳能电池板只有20%左右，而高标准的薄膜太阳能电池板或一些太阳能玻璃可以达到25%左右。这就是太阳能发电的问题。目前主要晶硅太阳能电池板的匹配光谱非常有限，发电效率可以说是很低。太阳能电池板是按功率计算的，但也可以用平方米来判断。在有效光照条件下，大约 20% 的太阳能电池板每小时只能产生 200 瓦特的电力。它们还能用于汽车吗？

文章来源：《太阳能学报》 网址: http://www.tynxbzz.cn/zonghexinwen/2021/0627/1245.html