深度解析:未来新能源汽车有没有可能用太阳能充电 #老司机聊汽车知识#内容概述：

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【深度解析:未来新能源汽车有没有可能用太阳能充电】内容概述：
光电转换效率光伏与汽车的关系如果说有一种能源是绝对无限且清洁的，这种能源必定是“太阳能”；因为所有横向都和我们的太阳一样发光发热，宇宙中仅银河系就有2000-6000亿颗恒星，而宇宙中又有1000~2000亿个银河系体量的星系，所以太阳能理论上就是无限的。
而且太阳能可以用于发电，电能可以成为各类型交通工具的能源；比如汽车、火车、船舶、生产制造机器等等，所以关于太阳能汽车的讨论和探索始终没有停歇，只是目前仍旧只有澳洲进行过太阳能汽车的赛事，量产车还没有单独依靠太阳能充电的选项。原因主要是太阳能发电的效率过低，这些太阳能赛车都是使用高标准（成本）轻量化材料，且动力水平非常一般的特殊车辆，不具备代步汽车的普及能力，参考下图组。

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这是太阳能汽车的外形特点，感觉就像是UFO……其主要特点是满车都是太阳能电池板（简称PV），为了发电效率已经不考虑车辆的外观设计和实用性；但这也是无奈之举，因为目前使用的单晶硅、二代多晶硅太阳能板的效率最高不过20%左右，到第三代的薄膜太阳能电池才略有提升，但极限似乎还是27% 。最高标准是多层涂层的电池板，效率可以接近45%；然而超高的成本决定了只能用于航天领域，比如天和空间站使用的也许就有这个标准。

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可以说以目前的材料学技术很难再有突破了，在汽车制造的成本方面可以接受的薄膜PV板，效率其实只能达到20%左右，为什么光伏发电的效率这么低呢？这就要了解一下阳光的频率和能带隙的关系了。
太阳光能呈现出很多颜色，这是一般对光的理解；深入一些的微观层面的光线是不同的频率，光携带着“光子” ，不同颜色（频率）的差异是因为不同的光线携带不同的光子；光之所以能够发电也是因为光子能量的存在，然而不是所有频率的光线都可以发电，至少以目前的材料标准而言是这样的。

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想要了解发电效率的障碍需要简单了解一下「能带理论」。固体是由原子组成，原子包括原子实和外层电子，看似稳定地固体中的原子实和电子都是在持续运动状态中的；能带的概念则是固体中超大量的原子聚积在一起时，原子之间的间隙太小，外层的电子就会“交织”接触，于是就会出现原子上的电子不再固定属于某一个原子，而是出现换姿移动到相邻原子的壳层上，这是电子的“共享概念” 。

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【硅】是PV板的材料，每立方厘米的硅有5×1022个原子，原子之间的最短距离为0.235纳米；这就会造成电子的“交织” ，并且会产生微小的能量差异，与此对应的能级扩展就是能带。
原子最外层的电子为价电子，与价电子能级相对应的能带成为价带。价带以上的能量最低的允许带成为倒带。能带隙的概念就是导带的最低点和价带的最高点的能量差，带隙越大，那么电子从价带被激发到导带就会越难，说白了就是电导率会越低。
这样的描述对于不太想深入了解光伏发电技术的汽车爱好者而言，多少有些不太像人话；直白的描述可以理解为「太阳能发电就是用光能推动（激发）电子从价带到导带，过程中产生电流」——然而不同频率的光线波长有很大差异，波长越短能量越大；反之波长太大的光线中的光子能量比较低，它的能量能带隙激活电子“移动”所需要的能量，也就是无法释放电子进行“胶质”所以就没法发电了。以晶体硅的能带隙标准为参考，有25%的光线是不能进行光电转化的。

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重点：部分光子能量又会比较大，在进行光伏发电的电池板的过程中产生了热能，这部分的能量就不能转化为电能了；损失的比例也有30%左右，那么理论上就只有45%左右的可以进行光电转化，所以航空领域使用的电池板就能达到这个标准。