路面、窗户皆可光伏发电的未来将至？-希知网

在日本，增加光伏发电设置场所的行动取得进展。日本道路（THE NIPPON ROAD）等开发出了埋入停车场和人行道的光伏面板。据估算，如果在日本所有道路上铺设光伏面板，发电能力相当于300多个核电站机组。日本国内适合光伏发电的场所有限，不过道路、窗户及农业温室等都有望用来进行光伏发电。光伏电力有可能成为地产地消的能源。

日本道路的生产技术本部课长弓木宏之自信地说：“15吨的卡车轧过去也纹丝不动”。该公司与光伏电池初创企业F-WAVE（东京千代田区）合作开发出了埋入路面的光伏面板。

作为光伏发电的候选场地，首先受到关注的是道路。把光伏面板埋入路面，人和车可以从上面通过。

市面上流通的光伏面板9成以上采用硅制作，设置在屋顶、山坡、空地等处。为了增加设置场所，最近光伏面板行业内正在开发使用容易透光的材料的封装技术，还根据用途改变发电使用的光波长等。

能承受道路变形

日本道路等的光伏面板采用硅材料，外框采用结实的硬质塑料。一般道路以10年为单位进行维修，光伏面板被认为将拥有那么长的寿命。光伏面板通过防滑加工，确保了汽车和行人的安全性。即使道路随着温度变化而膨胀、收缩或者因为大型车辆通行等发生了弯曲，面板也可以承受。

光伏面板的能源转换效率在8％左右，高效率产品在20％左右。虽然转换效率比较低，但目标是大量铺设在人行道及停车场上，在当地的设施等使用。2022年8月，在日本道路位于筑波市的设施内跟蓄电池一起施工，尝试用于夜间照明。计划2023年度开始面向地方政府等销售。

简单计算的话，在路面设置光伏面板的潜力很大。据开展路面一体型光伏面板业务的MIRAI-LABO（东京都八王子市）介绍，日本国内的道路面积为77万公顷。据悉如果铺设光伏面板，输出功率超过335吉瓦，相当于335个核电站机组。

在国外，德国BASF和加拿大Solar Earth Technologies也在开发路面一体型光伏面板。能源转换效率为12.7％。从2023年4～6月开始在中国的北京和上海、北美、亚洲、非洲及欧洲等地开展实证实验。

部分企业也在推进实用化。法国大型道路建设企业Colas在2019年让在停车场等地铺设的光伏面板实用化。还被加拿大及阿联酋（UAE）等国引进。

在路肩的路缘石上铺设光伏面板的举措也在推进。开展混凝土产品业务的ITO YOGYO和早水电机工业（神户市）除了路面一体型光伏面板，还在开发与路缘石一体化的产品。宽26厘米的路缘石试制品长8.5米，据悉发电量可以点亮LED路灯。

用住宅等的窗户发电也有很大潜力。虽然有的光伏面板以前就可以设置在窗户上，但面板为了吸收光进行了着色，并且由于设计性，能设置的场所有限。

可作为透明窗户使用的光伏面板备受关注。ENEOS控股（HD）等出资的美国初创企业Ubiquitous Energy开发出了可作为窗户使用的光伏面板。这是透明的有机薄膜型光伏面板，吸收肉眼看不到的紫外线和红外线用于发电，能透过可见光。目前的能源转换效率实验室水平最高为10％。产品可以稳定输出，最早2025年在美国上市。

使用农田进行光伏发电的动向也在扩大。以前只是在休耕地上安装光伏面板，现在计划安装到农业温室上。

需要解决效率和成本问题

瑞士初创企业Voltiris开发出了安装在农业温室天花板上的光伏面板。其工作原理是把透过天花板的光聚集在一起来发电。太阳光中含有多种波长的光，该公司的光伏面板只使用绿色光和近红外光来发电。据称，西红柿和甜椒等蔬菜通过吸收其他波长的光来生长，因此这种面板不会妨碍蔬菜生长，可充分发挥发电能力。争取2023年内实现商用化。

要进行推广，需要解决能源转换效率和成本课题。比如用于公路时，如果交通量较大，发电效率就会下降，导致引入光伏发电的优势减少。日本道路公司称，如果建设嵌有光伏面板的公路，费用将是普通公路的数倍以上。

还有可能需要修改道路法。日本目前的法律并未设想到把光伏面板嵌入路面的情况。日本道路公司的弓木科长表示，“如果国家今后通过实施实证实验等，明确提出所要求的光伏面板规格和标准的话，可能会通过业界团体等提出修改法律的要求”。

日本政府支持各地引入光伏发电。日本国土交通省在2022年11月召开的审议会上表示，将公开征集公路光伏发电技术，并实施户外性能确认测试和课题审查。法国政府和荷兰政府也在为安装路面一体型光伏面板提供支持。由于日元贬值和俄罗斯进攻乌克兰之后出现能源危机等原因，日本的电费不断上涨。能够地产地消的能源备受期待。

光伏面板大量废弃的问题引发担忧

据欧洲光伏发电业界团体“欧洲光伏产业协会（Solar Power Europe）”透露，从全球光伏发电装机量来看，2021年达到约1.7亿千瓦，从2000年之后的累计装机量来看，到2026年将总共达到约24亿千瓦。光伏发电与风力发电、地热发电等相比，投产之前的周期比较短，可轻松引入。但随着装机量的增加，废弃物问题也越来越严重。

日本2012年开始对光伏电力实施固定价格收购制度（FIT）之后，引入光伏发电的动向不断扩大。光伏面板的寿命和FIT适用期限从2032年开始逐渐到期之后，面板的大量废弃问题令人担忧。

日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）的估算数据显示，日本国内的光伏面板废弃量将在2035～2037年前后达到峰值，每年约为17～28万吨，相当于工业废弃物最终处理量的1.7～2.7％。目前绝大部分面板采用填埋方式处理。

根据日本环境省的估算，以输出功率为10千瓦的工业用光伏发电系统为例，从生产到废弃的过程中会排放约15吨二氧化碳。光伏面板中除了硅和玻璃之外，还含有铝和铜等资源。减排二氧化碳和进行循环利用也是重要课题。

这方面的对策正在成为商机。三菱化学的子公司新菱（位于北九州市）2月建成了每年可处理9万块、约1500吨光伏面板的工厂。据称可以重新利用超过99％的资源，有望带来减排2000吨二氧化碳的效果。

欧洲对废弃光伏面板加强了限制，通过法律规定对资源回收率等进行管理。日本也在环境省的主导下展开了要求必须进行循环再利用的讨论。能源的引入需要从成本、能源消耗、废弃物等多方面考虑生命周期。

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