助平流層太陽能無人機無限飛行 漢能薄膜發(fā)電技術造萬億市場

日前，波音旗下極光飛行科學公司(Aurora)設計建造的僅靠太陽提供動力就能有效無限飛行的無人機“奧德修斯”(Odysseus)，經(jīng)過測試后將實現(xiàn)首飛。據(jù)悉，奧德修斯擁有當今持久性太陽能航空中最大的有效載荷能力，具有高適應性和可重新配置性。值得注意的是，支撐無人機能夠完成這些工作的太陽能電池是來自于漢能阿爾塔公司的柔性砷化鎵薄膜電池。該電池的高轉換率和輕薄的特點，保證了奧德修斯輕量化設計和高載荷能力。有專家預測，未來，以柔性砷化鎵薄膜發(fā)電技術為代表的薄膜發(fā)電領域將迎來更廣闊的數(shù)十萬億級的市場。

助波音無人機無限飛行

據(jù)了解，奧德修斯翼展達243英尺，約合74米，僅靠太陽提供動力就能有效地無限飛行，打破了一直困擾無人機發(fā)展的續(xù)航瓶頸。并且，該無人機擁有當今持久性太陽能航空中最大的有效載荷能力。測試完成后，飛機將在2019年2月下旬運往波多黎各開始飛行測試。第二架類似的飛機正在建造中，第三架的建造計劃已啟動。

奧德修斯的全球運營區(qū)域也超過其他同類型產(chǎn)品，它可以承載比同類其他任何飛機(開發(fā)和生產(chǎn)中)更大的有效載荷，并且只花費衛(wèi)星造價很小的一部分費用。奧德修斯還具有高適應性和可重新配置性，這意味著它可以根據(jù)任務要求甚至技術進步繼續(xù)重新定位和重新編程。此外，它還是氣候和天氣研究人員的理想選擇，奧德修斯可以搭載相應載荷測量關鍵但復雜的環(huán)境退化因素，包括植被、冰覆蓋、甚至地面水分等數(shù)據(jù)指標。

在業(yè)內(nèi)人士看來，電池一直制約太陽能無人機發(fā)展，奧德修斯的出現(xiàn)打破了這一瓶頸。目前，太陽能飛行器普遍使用的是單晶硅或多晶硅電池，單晶硅電池技術相對成熟，但是能量轉換方式比較粗放，并且重量大，對飛行器設計要求比較高。目前，設計續(xù)航時間可以超過6個月的太陽能飛機，無一例外使用的都是薄膜電池。

極光首席技術官和無人駕駛飛機系統(tǒng)副總裁湯姆·克蘭西(Tom Clancy)說，把太陽能電池集成到飛機的結構中，提供了相對較高的功率重量比。飛機在機翼上表面、尾翼邊緣和垂直尾翼都覆蓋了太陽能電池。漢能阿爾塔提供的砷化鎵柔性電池陣列與復合表面板進行了整體固化以減輕重量，提高耐久性。

目前，飛行時間最長的無人機為歐洲空客研發(fā)的澤弗-S，該無人機已經(jīng)打破了飛行器不加油的飛行世界紀錄，可以在空中續(xù)航長達半月之久。按照技術人員的說法，該型太陽能飛機可以在2.1萬米的高空連續(xù)飛行至少45天。

多領域技術儲備顯優(yōu)勢

奧德修斯打破了太陽能無人機的電池瓶頸，重量大幅減輕，實現(xiàn)無限飛行，得益于漢能阿爾塔提供的砷化鎵柔性電池的高轉換率。

據(jù)了解，砷化鎵技術是一種面向未來的薄膜太陽能技術，在相同面積下，它產(chǎn)生的效能可以達到普通柔性太陽能電池的2-3倍，是目前全球轉換率最高的薄膜太陽能技術。

“隨著我們?nèi)找孢~向自動化機械時代，能不間斷獲得補充的能源變得愈發(fā)重要。”Alta Devices首席營銷官里克·卡普斯塔(Rich Kapusta)表示。他認為，隨著自動化機械的趨勢日益明顯，人類將需要這樣一種能量來源，它既可以不間斷地產(chǎn)生電力，又幾乎不會改變接收電力的物體形態(tài)。

值得注意的是，近日，漢能砷化鎵(GaAs)技術再獲重大突破，連續(xù)6次打破了砷化鎵薄膜單結電池轉換效率的世界紀錄。據(jù)德國弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所(Fraunhofer ISE)認證，漢能阿爾塔砷化鎵薄膜單結電池轉換效率達到29.1%，打破了2018年上半年自身創(chuàng)造的28.9%的世界紀錄。

多年來，漢能阿爾塔專注于用薄膜太陽能技術，為自治系統(tǒng)提供運行所需的電能。“阿爾塔的目標是幫助實現(xiàn)更廣泛的自治系統(tǒng)，并持續(xù)引領薄膜太陽能行業(yè)，我們相信這是實現(xiàn)自主創(chuàng)新的最佳方式。”漢能阿爾塔首席執(zhí)行官丁建表示。

據(jù)介紹，漢能在砷化鎵電池領域保持雙結電池(31.6%)、單結電池(29.1%)、量產(chǎn)組件(25.1%)轉換率等多項全球領先水平，進一步奠定了其在高效太陽能薄膜電池領域的絕對領先地位。

不僅在砷化鎵技術領域，漢能子公司Solibro制造的玻璃基大面積銅銦鎵硒(CIGS)薄膜組件轉換率達到18.72%;子公司MiaSolé依靠濺射法制造的柔性銅銦鎵硒薄膜組件，轉換率達到19.4%，均為目前全球最高水平。

在薄膜發(fā)電領域，漢能走在世界前列，得益于多年前的提前布局。2012-2014年，漢能先后收購了德國銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池制造商Solibro、美國銅銦鎵硒薄膜太陽能電池制造商Miasolé和Global Solar Energy(GSE)、美國柔性砷化鎵薄膜太陽能電池制造商Alta Devices四家公司。

通過全球布局，匯聚人才，漢能已成為高科技能源跨國企業(yè)。目前，漢能的技術研發(fā)基地和產(chǎn)品研發(fā)中心遍布美國、瑞典、德國、中國北京、中國成都等地，擁有2000多名研發(fā)人員;截至11月26日，漢能全球累計專利申請超過8600件，累計授權專利1880件。

政策引導掘數(shù)萬億市場

技術領域不斷地積累與準備，在行業(yè)風口吹過時，企業(yè)的發(fā)展也將進入快車道。

2018年4月，工信部、住建部等六部委聯(lián)合發(fā)布《智能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2018-2020年)》，對新產(chǎn)品新業(yè)態(tài)、光伏智能創(chuàng)新及清潔能源智能升級和應用提出了指導意見，明確提出“推動先進光伏產(chǎn)品與消費電子、戶外產(chǎn)品、交通工具、航空航天、軍事國防等結合，鼓勵發(fā)展太陽能充電包、背包、衣物、太陽能無人機、快裝電站等豐富多樣的移動產(chǎn)品”。

以漢能砷化鎵薄膜電池為例，該技術具有高轉換效率，配以輕、薄、柔的特性，使薄膜太陽能芯片能夠在不影響設計外觀的情況下，廣泛應用于汽車、無人機、無人駕駛系統(tǒng)、衛(wèi)星、消費類電子產(chǎn)品、傳感器、遠程探測等各類應用領域。

僅無人機領域一項，未來的市場規(guī)模就將達萬億級。中航工業(yè)近日發(fā)布的《無人機系統(tǒng)發(fā)展白皮書(2018)》顯示，目前全球無人機系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)投資規(guī)模比20年前增長30倍，全球年產(chǎn)值約150億美元。未來十年，產(chǎn)值累計超過4000億美元，預計將帶動萬億美元級的產(chǎn)業(yè)配套拓展和創(chuàng)新服務市場。

很多高科技企業(yè)都開始布局太陽能無人機領域。2016年7月，F(xiàn)acebook研制的太陽能無人機Aquila完成首次試飛，這架飛機的主要功能是為偏遠無法上網(wǎng)的地區(qū)提供信號。

業(yè)內(nèi)人士認為，提供網(wǎng)絡服務可能只是太陽能無人機應用的開始，這之后很可能迎來一場無人機的場景革命，迅速改寫太陽能無人機在人類世界中的運用方式和所處地位。

除了在無人機領域，漢能已經(jīng)搭建了柔性薄膜太陽能產(chǎn)品的完整技術路線體系。采用CIGS薄膜太陽能芯片，漢能成功研制出漢瓦和漢能發(fā)電墻，并且，通過共享單車、背包、新能源汽車等載體，使薄膜太陽能開始走進千家萬戶。目前，漢能在建筑、交通、設施、應急、電子等領域推出了20余款產(chǎn)品和解決方案。2017年8月，漢能與德國奧迪達成合作，雙方將運用砷化鎵薄膜太陽能技術，推出薄膜太陽能全景車頂。

數(shù)據(jù)顯示，未來三年，我國相關移動能源產(chǎn)品的潛在市場總規(guī)模達8萬億元，漢瓦和漢能發(fā)電墻所在的光伏發(fā)電墻市場也是一個20萬億元的市場，每年增量也在1萬億-2萬億元，有望成為“十三五”期間拉動我國經(jīng)濟增長的新引擎。