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太陽(yáng)能新能源汽車 新能源太陽(yáng)能汽車

云知道太陽(yáng)

未來(lái)新能源汽車有沒(méi)有可能實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能充電？

太陽(yáng)能新能源汽車 新能源太陽(yáng)能汽車

未來(lái)汽車是否能實(shí)現(xiàn)「太陽(yáng)能充電」取決于材料學(xué)是否有突破內(nèi)容概述：光電轉(zhuǎn)換效率光伏與汽車的關(guān)系如果說(shuō)有一種能源是絕對(duì)無(wú)限且清潔的，這種能源必定是“太陽(yáng)能”；因?yàn)樗袡M向都和我們的太陽(yáng)一樣發(fā)光發(fā)熱，宇宙中僅銀河系就有2000-6000億顆恒星，而宇宙中又有1000~2000億個(gè)銀河系體量的星系，所以太陽(yáng)能理論上就是無(wú)限的 。
而且太陽(yáng)能可以用于發(fā)電，電能可以成為各類型交通工具的能源；比如汽車、火車、船舶、生產(chǎn)制造機(jī)器等等，所以關(guān)于太陽(yáng)能汽車的討論和探索始終沒(méi)有停歇，只是目前仍舊只有澳洲進(jìn)行過(guò)太陽(yáng)能汽車的賽事，量產(chǎn)車還沒(méi)有單獨(dú)依靠太陽(yáng)能充電的選項(xiàng) 。原因主要是太陽(yáng)能發(fā)電的效率過(guò)低，這些太陽(yáng)能賽車都是使用高標(biāo)準(zhǔn)（成本）輕量化材料，且動(dòng)力水平非常一般的特殊車輛，不具備代步汽車的普及能力，參考下圖組 。
這是太陽(yáng)能汽車的外形特點(diǎn)，感覺(jué)就像是UFO……其主要特點(diǎn)是滿車都是太陽(yáng)能電池板（簡(jiǎn)稱PV），為了發(fā)電效率已經(jīng)不考慮車輛的外觀設(shè)計(jì)和實(shí)用性；但這也是無(wú)奈之舉，因?yàn)槟壳笆褂玫膯尉Ч?、二代多晶硅太?yáng)能板的效率最高不過(guò)20%左右，到第三代的薄膜太陽(yáng)能電池才略有提升，但極限似乎還是27% 。最高標(biāo)準(zhǔn)是多層涂層的電池板，效率可以接近45%；然而超高的成本決定了只能用于航天領(lǐng)域，比如天和空間站使用的也許就有這個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 。
可以說(shuō)以目前的材料學(xué)技術(shù)很難再有突破了，在汽車制造的成本方面可以接受的薄膜PV板，效率其實(shí)只能達(dá)到20%左右，為什么光伏發(fā)電的效率這么低呢？這就要了解一下陽(yáng)光的頻率和能帶隙的關(guān)系了 。太陽(yáng)光能呈現(xiàn)出很多顏色，這是一般對(duì)光的理解；深入一些的微觀層面的光線是不同的頻率，光攜帶著“光子”，不同顏色（頻率）的差異是因?yàn)椴煌墓饩€攜帶不同的光子；光之所以能夠發(fā)電也是因?yàn)楣庾幽芰康拇嬖?，然而不是所有頻率的光線都可以發(fā)電，至少以目前的材料標(biāo)準(zhǔn)而言是這樣的 。
想要了解發(fā)電效率的障礙需要簡(jiǎn)單了解一下「能帶理論」 。固體是由原子組成，原子包括原子實(shí)和外層電子，看似穩(wěn)定地固體中的原子實(shí)和電子都是在持續(xù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的；能帶的概念則是固體中超大量的原子聚積在一起時(shí)，原子之間的間隙太小，外層的電子就會(huì)“交織”接觸，于是就會(huì)出現(xiàn)原子上的電子不再固定屬于某一個(gè)原子，而是出現(xiàn)換姿移動(dòng)到相鄰原子的殼層上，這是電子的“共享概念” 。
【硅】是PV板的材料，每立方厘米的硅有5×1022個(gè)原子，原子之間的最短距離為0.235納米；這就會(huì)造成電子的“交織”，并且會(huì)產(chǎn)生微小的能量差異，與此對(duì)應(yīng)的能級(jí)擴(kuò)展就是能帶 。原子最外層的電子為價(jià)電子，與價(jià)電子能級(jí)相對(duì)應(yīng)的能帶成為價(jià)帶 。價(jià)帶以上的能量最低的允許帶成為倒帶 。能帶隙的概念就是導(dǎo)帶的最低點(diǎn)和價(jià)帶的最高點(diǎn)的能量差，帶隙越大，那么電子從價(jià)帶被激發(fā)到導(dǎo)帶就會(huì)越難，說(shuō)白了就是電導(dǎo)率會(huì)越低 。
這樣的描述對(duì)于不太想深入了解光伏發(fā)電技術(shù)的汽車愛(ài)好者而言，多少有些不太像人話；直白的描述可以理解為「太陽(yáng)能發(fā)電就是用光能推動(dòng)（激發(fā)）電子從價(jià)帶到導(dǎo)帶，過(guò)程中產(chǎn)生電流」——然而不同頻率的光線波長(zhǎng)有很大差異，波長(zhǎng)越短能量越大；反之波長(zhǎng)太大的光線中的光子能量比較低，它的能量能帶隙激活電子“移動(dòng)”所需要的能量，也就是無(wú)法釋放電子進(jìn)行“膠質(zhì)”所以就沒(méi)法發(fā)電了 。

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