透明、灵活、有机——用于汽车车顶的新型太阳能电池，真的可行吗？

随着电动汽车和混合动力汽车销量的增长，太阳能电池技术在汽车领域的应用越来越受到关注。新型的柔性和隐形太阳能电池为汽车车顶提供了一种高效且几乎不可见的能源解决方案。尽管早期尝试存在成本高、集成复杂等问题，但最新的技术突破，如FraunhoferISE的Morpho-Color涂层技术和Heliatek的有机太阳能薄膜，正在改变这一局面。这些技术不仅提高了太阳能电池的集成性和美观性，还降低了成本，提高了效率，为电动汽车提供了更远的行驶范围和更大的独立性。目前，这些技术正在进行实际测试，以验证其长期价值，并为未来的大规模市场应用铺平道路。

昂贵、复杂、难以整合——尽管潜力很大，但汽车车顶的太阳能系统到目前为止处境仍然很难。但随着柔性和隐形太阳能电池的发展，这种情况可能很快会改变。

电动汽车和混合动力汽车的销售正在蓬勃发展：虽然2019年德国新注册的电动汽车数量仍不到7%，但2020年上升到13%以上。在使用绿色能源的基础上，这种趋势在移动出行部分去碳化的整体战略中发挥着重要作用。通过太阳的力量产生能量，内置光伏系统的电动汽车可能会起作用。无论是在车顶、引擎盖还是在挡风玻璃上——新技术使太阳能电池的几乎隐形和高效集成成为可能。对于电动汽车来说，这将意味着更远的行驶范围和更大的独立性。

旧理念绽放新的光芒

用太阳能电池板为电动汽车供电的想法并不新鲜。最早的尝试可以追溯到美国工程师CharlesAlexan-derEscoffery早在1956年就尝试过这个概念。从那时起，许多知名的汽车制造商都效仿他的做法。无论是奔驰、迈巴赫还是大众——已经有许多集成了太阳能电池板的适航原型。然而，其中只有少数能够进入规模生产。目前，丰田公司是唯一一家有太阳能电池板的汽车制造商。这是规模化生产的普锐斯插电式汽车，客户可以选择订购带有太阳能顶的汽车。价值略低于3,000欧元的设备变体，每天可提供约6公里的额外行程。值得一提的是：来自慕尼黑的太阳能汽车初创公司SonoMotors的模型，每天能多跑34公里。这是一个相当大的范围的增加，这表明这项技术的潜力有多大。然而，SonoMotors公司的汽车还只是停留在模型状态。

这辆车与其他许多车的命运相同。但是，尽管太阳能汽车在续航能力方面具有潜力，为什么还不能在市场上立足？原因是：除了成本和太阳能电池板的复杂集成外，还有买家的高设计要求。但正如德国技术公司和研究机构所展示的那样，已经有了这方面的解决方案。无论是在特殊的涂层后面，还是隐藏在玻璃里——未来的太阳能电池在无形中闪耀。

隐形的突破？

汽车不仅仅是实用的物品。它们的设计也起着重要作用。为此，弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(ISE)几年前开发了一种新的涂层技术。它使太阳能电池可以隐形地集成到汽车的外壳中。诀窍是：太阳能电池消失在涂层后面，让大部分阳光通过，同时向外照射出亮丽的色彩。这是通过干扰效应实现的，其中只有非常细的波长范围的光被反射。其余的通过涂层并被太阳能电池吸收。弗莱堡大学的研究人员从美洲斑蝶身上复制了这一技巧，并将其与夹层太阳能电池结合一起用于商业化的全景玻璃屋顶。

据ISE介绍，这种被称为Morpho-Color的涂层可以生产任何颜色，并具有高饱和度。同时，据说这种太阳能电池的效率平均只比带有普通玻璃罩的太阳能组件低7%。在FraunhoferISE已经在2019年的IAA展会上展示了隐形太阳能模块后，该开发进入了下一个研究阶段。为此，100辆汽车已经配备了隐形的太阳能电池板，并正在进行为期三年的实际测试。研究的数据提供现实的长期价值，并可使制造商更容易进行大规模市场应用。研究人员认为他们的太阳能屋顶在晴天时能为10公里的驾驶距离提供能量。

有机太阳能电池:半透明和充分的巧思

位于德累斯顿的技术公司Heliatek正在追求一种完全不同的方法。作为国际领先的有机太阳能电池制造商，德累斯顿大学的衍生公司专门从事太阳能薄膜的生产。这种柔性薄膜是超薄、轻质的，并以碳化合物为基础，比传统太阳能电池中使用的材料便宜得多，也更具有可持续性。该技术已经成功用于房屋和建筑外墙。自2020年以来，Heliatek公司一直在系列化地生产这种柔性薄膜。由于它们可以很容易地粘合到各种材料上，所以这种薄膜也适合用于汽车。而且不仅是在车顶或引擎盖上，还在玻璃上。这是用所谓的不透明电池实现的，即有机半导体只吸收一定比例的入射光，其余的都能透射。这项技术也引起了弗赖堡的弗劳恩霍夫ISE公司的注意。在一个项目组中，它目前正在研究在高速公路上安装有机太阳能电池板的可能性。根据ISE工程师MartinHeinrich的说法，还有很长的路要走，但这个例子表明，新的太阳能技术能够实现非主流的多样化应用。

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