無人機(jī)Aquila也讓中國太陽能電池“領(lǐng)先一把”？

Facebook在7月21日宣布，其研制的太陽能無人機(jī)Aquila已于6月28日在亞利桑那州成功完成首次試飛。Facebook過去幾年曾表示要研制無人機(jī)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入計(jì)劃，為全球無互聯(lián)網(wǎng)接入地區(qū)提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)，而此次試飛的太陽能無人機(jī)Aqiula，則正是這一計(jì)劃的核心。

在全球范圍內(nèi)，目前存在許多互聯(lián)網(wǎng)的死角，即便從長期遠(yuǎn)景來看，這些地區(qū)也是絕無可能建設(shè)地面網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，為用戶提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的。鑒于此，F(xiàn)acebook和谷歌都提出了自己的互聯(lián)網(wǎng)接入計(jì)劃，谷歌的計(jì)劃是使用熱氣球提供接入服務(wù)，熱氣球可在空中漂浮半年左右，承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)信號傳輸接入職責(zé)，而Facebook的互聯(lián)網(wǎng)接入計(jì)劃，主角則是太陽能無人機(jī)，據(jù)悉Facebook的太陽能無人機(jī)Aquila可在空中不間斷飛行三個(gè)月時(shí)間。

Aqiula在空中飛行不需要載重，本身重量僅為453公斤，翼展與波音737相仿，巡航速度120公里，功耗5000瓦。雖然功耗較低，但Aqiula自重并不輕，且需要在空中不間斷飛行三個(gè)月左右，必須要有足夠的電力動(dòng)力保障，因此動(dòng)力技術(shù)及系統(tǒng)將成為這款無人機(jī)最為核心的部分。能飛三個(gè)月的無人機(jī)，一定是太陽能電池驅(qū)動(dòng)的，目前傳統(tǒng)電池甚至汽油動(dòng)力，都無法滿足無人機(jī)如此長時(shí)間的巡航。有幾個(gè)問題十分令人興奮，Aquila用的是什么樣的太陽能電池技術(shù)？是哪家提供的？

Facebook也提到了無人機(jī)電池面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)，Aquila需要在時(shí)間較短的白天收集到足夠的能量，這樣才能支持無人機(jī)的夜間飛行，公司正在尋求全球技術(shù)資源不斷推進(jìn)高能量密度電池的提升極限。這番表態(tài)可解讀為Facebook非常重視新電池技術(shù)的應(yīng)用突破，使Aquila可以完成連續(xù)飛行三個(gè)月的設(shè)想。所以可以想象到的是，F(xiàn)acebook對太陽能電池供應(yīng)商將精心選擇，并提出苛刻的技術(shù)要求。

不能不提的是去年炒的火熱的瑞士“陽光動(dòng)力2號”太陽能動(dòng)力飛機(jī)，它的體型龐大，重量2.3噸,相當(dāng)于一輛小汽車的重量。為保證足夠的太陽能板面積，所以翼展達(dá)到了72米,比波音747客機(jī)還要寬。在機(jī)翼上鑲有17248片第一代單晶硅薄膜太陽能電池，太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率為23%左右,這在現(xiàn)有的太陽能電池技術(shù)中水平已經(jīng)算是高了。這些電池板每塊僅厚135微米。為了滿足晝夜飛行的需要,它的發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙中還安裝了633公斤重的鋰離子電池,以進(jìn)行能量儲(chǔ)備。這樣,太陽能電池板所產(chǎn)生的電量,除了供其日間飛行外,還可以實(shí)現(xiàn)夜間飛行。

“陽光動(dòng)力2號”太陽能動(dòng)力成功飛行且影響力巨大，但雖然經(jīng)過飛行后發(fā)現(xiàn)存在許多性能提升瓶頸，更重要的是引來無使用價(jià)值的質(zhì)疑。網(wǎng)易航空認(rèn)為，在太陽能電池轉(zhuǎn)換效率實(shí)現(xiàn)量級突破之前，以太陽能為動(dòng)力的飛機(jī)，只適合造無人機(jī)，不適合有人機(jī)。這是因?yàn)樾枰w機(jī)造的足夠大，才能保證機(jī)翼有足夠的面積貼輕薄的太陽能電池板。由于光能－電能轉(zhuǎn)化效率過低，造成飛機(jī)尺寸巨大，而承載能力有限。以正在環(huán)球飛行賺足眼球的“陽光動(dòng)力2號”為例，翼展超過波音747，遠(yuǎn)超F(xiàn)acebook的“Aquila”無人機(jī)，卻只能乘座一人，且無任何客機(jī)必須的客艙增壓設(shè)備。加上太陽能飛機(jī)有長巡航時(shí)間的特性，動(dòng)輒連續(xù)飛行幾天，甚至數(shù)周數(shù)月不落地，所以對有人機(jī)不是必須的，甚至是沒有意義的。而對于無人機(jī)，用作通訊或監(jiān)視平臺(tái)，則是必須的。所以“陽光動(dòng)力二號”無實(shí)用價(jià)值只是環(huán)保噱頭而已。

太陽能無人機(jī)的技術(shù)難點(diǎn)，就在于白天能夠吸收更多、更高轉(zhuǎn)化率的陽光電能并儲(chǔ)存起來，滿足夜間飛行，能夠在第二天太陽升起之前不至于電池耗盡降落。把這個(gè)問題解決了，無人機(jī)在空中永久飛行是完全可以實(shí)現(xiàn)的，所以太陽能無人機(jī)在空中飛三個(gè)月只是個(gè)階段性目標(biāo)。但前提是，要尋找到能夠滿足以上要求的、質(zhì)量更輕，效率更高的光伏產(chǎn)品薄膜光伏芯片及組件系統(tǒng)的解決方案。

而從Facebook的Aquila飛機(jī)自重和使用環(huán)境來看，也不可能采用“陽光動(dòng)力2號”使用的第一代單晶硅薄膜太陽能電池發(fā)電，晶硅光伏本身的重量，也會(huì)給無人機(jī)的續(xù)航能力帶來很大負(fù)擔(dān)。其太陽能電池的解決方案必然是屬于第二代光伏的薄膜發(fā)電。在轉(zhuǎn)化效率方面，最初的第一代薄膜光伏系統(tǒng)是不如晶硅光伏的，但第二代之后已有顯著改善，目前第三代產(chǎn)品已達(dá)到甚至超過晶硅光伏的轉(zhuǎn)化效率。

更為重要的一點(diǎn)，是薄膜光伏的弱光性較好，因?yàn)檫@種光伏可以適應(yīng)空中復(fù)雜的弱光環(huán)境。對于陽光吸收范圍更廣，400-1100納米的光強(qiáng)也能轉(zhuǎn)化為電能，這意味著只要有光就行，即便在陰天的狀況下也能正常運(yùn)行發(fā)一定的電量。相對而言，晶硅光伏在弱光性方面就存在短板了，必須要有強(qiáng)光才可發(fā)電，陰天下雨就只能處于停工狀態(tài)。從Aquila無人機(jī)所承擔(dān)的任務(wù)來說，薄膜光伏發(fā)電顯然是首選。體重更輕的薄膜光伏顯然更適合空中作業(yè)，可為無人機(jī)提供較強(qiáng)的電能供應(yīng)，同時(shí)避免自身重量耗費(fèi)更多能源。2015年Facebook曾進(jìn)行無人機(jī)地面試飛，當(dāng)時(shí)透露出來的一點(diǎn)明確的信息就是，其采用的是高效的薄膜太陽能電池。

另外，從Facebook自身的企業(yè)屬性來看，他們是不太可能自己研制太陽能電池的，必然會(huì)從現(xiàn)有全球供應(yīng)商中進(jìn)行選擇。若論光伏產(chǎn)業(yè)，多集中在中德日美韓等國，中國目前是全球第一大傳統(tǒng)晶硅產(chǎn)國，占據(jù)了95%的市場份額?？上驳氖歉叨说谋∧す夥夹g(shù)公司中國也有而且技術(shù)全球領(lǐng)先，它就是漢能薄膜發(fā)電。目前漢能的薄膜光伏產(chǎn)品是第三代砷化鎵薄膜技術(shù)。前首富李河君在考察了全球幾百家光伏企業(yè)后，一口氣全資收購了全球最先進(jìn)的4個(gè)薄膜太陽能企業(yè)——德國的Solibro、美國的MiaSolé、Global Solar Energy和Alta Devices。這幾家企業(yè)，已掌握銅銦鎵硒、砷化鎵等多條產(chǎn)品技術(shù)路線，目前在全球擁有專利申請超過1319件，其中60%為發(fā)明專利。收購后持續(xù)技術(shù)研發(fā)投入。現(xiàn)在分別在薄膜柔韌性和轉(zhuǎn)換率等技術(shù)領(lǐng)域排名世界第一，經(jīng)美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證，漢能海外子公司美國阿爾塔設(shè)備公司砷化鎵雙結(jié)電池的轉(zhuǎn)化率達(dá)到31.6%，打破雙結(jié)電池世界紀(jì)錄。所以至少從效率上中國的薄膜光伏已超過晶硅光伏并全球領(lǐng)先，當(dāng)然薄膜光伏還有一些生產(chǎn)成本還很高，但在迎來量產(chǎn)之后，相信成本還會(huì)有顯著下降。

那么，F(xiàn)acebook的合作者到底是哪家？會(huì)不會(huì)是中國的漢能薄膜呢？根據(jù)各種現(xiàn)實(shí)情況來分析的話，F(xiàn)acebook的供應(yīng)商應(yīng)該是中國漢能薄膜的可能性大，而且很大。

首先Facebook的高端定位和技術(shù)要求，肯定也是必須要選擇世界是轉(zhuǎn)化效率最高的薄膜太陽能技術(shù)及組件，漢能的薄膜現(xiàn)在是全球領(lǐng)先，可以說幾乎是其唯一選擇，漢能就是Facebook無人機(jī)太陽能電池供應(yīng)商的可能性應(yīng)該無懸念。

一些書面證據(jù)也可以部分印證這一猜測，從漢能2015年報(bào)中可以看到一段這樣的表述：“本集團(tuán)移動(dòng)能源事業(yè)群，在市場方面主要完成了部分戰(zhàn)略性大客戶的訂單，如交付全球知名企業(yè)高空長航時(shí)無人機(jī)的電池產(chǎn)品訂單”。只要就其中關(guān)鍵細(xì)節(jié)問兩個(gè)問題，這一切就越來越明朗了。2015年時(shí)，哪個(gè)全球知名企業(yè)在做高空長航時(shí)無人機(jī)？漢能在2015完成了全球知名企業(yè)高空長航時(shí)無人機(jī)電池產(chǎn)品訂單，2016年6月Aquila首航試飛成功，真是巧合？

如果以上推斷成立的話，真的可以說借Facebook無人機(jī)Aquila的光，也讓中國的太陽能電池領(lǐng)先了一把！這無疑是值得慶幸的。

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