
行走在街道上,衣服和书包就能发电!这种如梦幻般理想的事情,未来很可能成为现实。
譬如上图左侧图片中的户外商品,摇身一变竟然成了一个便携式充电器,可以随时为手机等随身电器充电。其中的奥妙在于水杯瓶身上缠绕着的迷彩花纹膜(上图右侧图片展示的物品)。其实这层膜的真正身份是装饰膜柔性太阳能光伏板。
提到光伏板,大多数人的第一印象都应该是黑色的、无纹路的材料。但是通过丰田的研究,朴实无华的光伏板不仅能呈现出迷彩纹路,甚至可以定制各种设计,比如制作成下图中木质结构纹路的样式。
这些看起来与普通地板并无两样的材料,其实不是木头而是装饰膜柔性太阳能光伏板。
到底是怎样的技术实现了光伏板的锦上添花,时报采访了丰田的技术研发博士。
首先,为大家介绍一下日本推行太阳能发电的相关背景。
日本政府宣布要在2050年实现碳中和目标,呼吁普及使用零碳排的可再生能源。东京都甚至还通过了新建住宅必须设置太阳能光伏板的义务规范条例。
为了达到日本政府制定的到2030年实现太阳能发电系统目标,需要增设比现状多出一倍数量的太阳能光伏板。
但是,日本适合设置光伏板的平地本就不多。而且,大规模建设大型太阳能设施,还会引发景观受损等问题,会遭到当地居民们的反对。
针对这一课题,研发人员们想到了一种巧妙的解决办法。他们设计出了一款可自由变换花纹图案的装饰膜柔性太阳能光伏板。如此一来,便可以利用图案模拟街道景观,即便是将其设置在城市墙壁等比较显眼的地方,也能自然地融入周围景色。
上图是模拟墙砖图案的装饰膜,可以将有这种纹路的光伏板设置在公寓外墙的表面上。
一般来说太阳能光伏板上色后,就会影响太阳光的吸收,导致无法发电。但是,在光伏板上粘贴一层“能够自由设计的装饰膜”,便解决了这个问题。据说,这还是活用了汽车公司独有的技术才得以研发成功。究竟是怎么回事,让我们通过采访来一探究竟。
汽车非常注重外观设计,因此丰田有着常年积累下来的涂装技术。我们希望大家能够像选择自己喜欢的汽车一样,也可以凭借自己的喜好,在众多选择中挑选自己最心仪的太阳能光伏板。
事实上活用汽车涂装技术的这项研究,早在6年前就已经开始了,当时社会环境还没有像现在这般强烈地呼吁推动碳中和事业。但大家都知道地球的资源是有限的,而太阳光提供的能量却是无限的。我们渴望研发制造出一款能够兼顾美观与发电的光伏设备。
那么,为什么在光伏板上贴了一层膜,却不会影响太阳光照射发电呢?据说其秘密在于汽车涂装中使用的颜料(墨水)上。

以“半透明”来比喻会更方便大家理解。喷了颜料的装饰膜能反射特定的有色光谱,而其他有色光谱则可以正常透过膜,为太阳能电池提供能量。
装饰膜柔性太阳能光伏板采用了丰田与造车伙伴——日本立邦涂料汽车有限公司,合作研发的均匀显色技术,并与制造销售太阳能系统的制造商F-WAVE共同推进了研发进度。
这种光伏板的发电效果毫不逊色于以往的黑色太阳能光伏板,别出心裁的多彩设计技术上述世界首例。

看似与本职工作无关的太阳能光伏板研发,却活用了造车公司多年累积而得的汽车涂装技术。
丰田利用这种造车技术,为灾害频发地区的人们带来了一份“不再停电”的安心感。采访中,我们还对一件事很好奇,是否可以利用这种膜,制造一款“能够发电的汽车”呢?
这项技术如能普及,将会有哪些具体的优点。增田博士做出了回答。
由于可以在现场发电,无需充电,因此不会再出现断电问题。
即使是在地震时,“感应防盗器”和“监护功能”也会不间断地运行,这将有助于我们实现更安全安心的生活方式。强烈呼吁推动碳中和事业的同时,大规模停电等灾害却又不断增加,我认为在这个时代,尽可能地导入该技术有着非常重大的意义。
从物理上讲,这是可能的。我们已经开始验证这一想法的可行性,但加工光伏板,让其与汽车不平整的表面严丝合缝,是一大难题。

还有一个两难的问题:装饰膜的颜色越深,发电效率就越低。也就是说,越是加强设计性,发电量就会减少;如果想要增加发电量,颜色和设计上就会受到限制。解决这之间的矛盾,是未来研究研发的关键。
这项技术已经被发表在一篇论文中。它可以说是一项划时代的发明,体育用品厂商、广告公司、以及城市建设的品牌设计公司,都十分关注。

该技术在各种场所都有极高的需求,例如街道景观区、寺庙和神社、建筑墙和招牌等。不仅如此,它们甚至还能用于一些意想不到的地方。
例如,在烈日下工作的人会穿着配备风扇的工作服,该技术便可活用于此。恰恰是在炎热的时候,最适合太阳光发电,让人们在工作时无需担心剩余电量。
此外,该技术还可应用于登山服等衣物和背包,零能源住宅的研发也在稳步推进。虽然如今看来,这项研究有着各种可能性,但在开始时受到了巨大的阻力,可以说是“逆风而行”。
起初,丰田作为汽车制造商,研究太阳能发电显然是不按常理出牌。
当时,碳中和的概念甚至也并不为世人所熟知,所以这个项目自然也没有成为公司内的优先项目,我们默默承受了许多。
从物理上讲,这是可能的。我们已经开始验证这一想法的可行性,但加工光伏板,让其与汽车不平整的表面严丝合缝,是一大难题。

还有一个两难的问题:装饰膜的颜色越深,发电效率就越低。也就是说,越是加强设计性,发电量就会减少;如果想要增加发电量,颜色和设计上就会受到限制。解决这之间的矛盾,是未来研究研发的关键。
激励增田博士继续进行研究的,正是丰田会长(时任社长)的一番话语。
丰田社长(时任)对我们说道:“站在击球区吧。”这句话给了我们很大的鼓励。他让我们明白,即使我们奋斗在无人关注的角落,也可以自己站上球场。
增田博士的身后,还有许多共同奋斗的成员。他们是带着解决环境问题的雄心加入公司的研究后辈,见证了前辈们独自奋斗的背影。
我一直注视着增田先生的背影,感受着公司的“逆风”,努力工作(笑)。心里只有一个想法,要尽自己最大努力,不惜一切代价将这项技术带给世界。
碳中和通常被看作是必须实现的“标准”。但当太阳能光伏板点亮街道,绚烂的街景为路人带来幸福。能实现这样美好的目标才是我努力研发的动力。
此外,该研究于去年8月在涉谷的正中心进行了一次的实证试验。
在人来人往的SHIBUYA109前,研究人员将有广告设计的装饰膜贴在太阳能光伏板上,挑战实证该技术确实能够发电——一个怎么看都不像是光伏板的装置真的能发电吗?
众目睽睽下,启动电扇,让发电可视化,不允许任何失败。闷热的都市,一股凉风送至。
逆风变顺风,并不是顺应了时代的变化。而是因为研发团队保持着斗志昂扬的热情和行动。
仍有许多困难的问题亟待解决,例如为实现量产需降低成本等。这是碳中和实现进程中,只有造车公司才能做到的事。研究人员心中的热情如火一般炙热,让研发加速进行。


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