在近日召開的天津市科學技術獎勵大會上，作為2021年天津市重大科技創新攻關成果，名為“天津號”的純太陽能汽車正式發布亮相。這是一款只需要“曬太陽”就能行駛的高等級智能車。

據了解，“天津號”太陽能電池車項目自立項以來，這臺“含津量”100%的高等級智能網聯汽車共有42家單位參與聯合攻關，攻克了太陽能高效轉化、高密度儲能、輕量化材料等多領域前沿技術，集成了鎂合金、鈣鈦礦、碳纖維、高阻燃降噪材料等47項先進技術。

天津理工大學顯示材料與光電器件省部共建教育部重點實驗室團隊積極參與該項目的研發，大膽創新，成功將“廉價高性能鎂合金部件”和“曲面太陽能電池”兩項關鍵技術應用于“天津號”太陽能電池車，有效降低生產成本，在減少能源消耗、環境保護和技術創新方面邁出堅實步伐。

在“天津號”太陽能電池車車身輕量化技術攻關上，天津理工大學組建了由陳民芳教授領銜的研究團隊負責項目開發。為達到車身儀表板管梁和輪轂減重10%的挑戰，團隊上下迎難而上。陳民芳教授告訴記者：“車身儀表板管梁是整車儀表板、中控儀表等部件的主要承重部件，也是車身總成的關鍵部件。根據整體設計需要，‘天津號’儀表板管梁呈‘日’字形結構，橫截面擠壓焊點多達6個。由于無法直接澆鑄，只能擠壓成型，再加之密排六方結構的鎂合金塑性變形能力較差的特性，使得擠壓成型的難度提升了數倍。為此，高性能鎂合金成分設計與組織結構調控成為破解異型管梁加工的關鍵。”團隊采用具有自主知識產權的高剪切攪拌熔煉技術，通過原位自生納米變質相，顯著細化鎂合金晶粒和第二相，不僅提高了傳統Mg-Al合金的強韌性和耐蝕性，而且相比添加稀土元素的同類鎂合金，還大大降低了成本。一遍又一遍地調整成分和加工工藝，為“天津號”瘦身的最后10%作出了貢獻，也讓學校的科研成果走出了校門，真正投入到了工業生產中。



此外，太陽能電池車的產業化發展不但要求電池高效，同時還涉及成本可控等關鍵技術。由于太陽能電池車能夠鋪設電池的面積有限，這也為產業化發展帶來阻力。針對這一難題，天津理工大學曹煥奇教授團隊在參與該項目研發的過程中，開發出一套能夠在曲面基底上生長鈣鈦礦材料的工藝。該工藝利用氣相蒸鍍方法在曲面金屬襯底上制備鈣鈦礦前驅薄膜，之后通過多物理場控制方法將其轉化為高質量的鈣鈦礦電池材料。鈣鈦礦太陽能電池的理論成本可以低至0.5元每瓦，按此推算只需幾千元就可以為汽車鋪裝太陽能電池，能夠大大降低電池的成本。這一工藝還具有可在3D曲面上均勻成膜的特點，由此制備的電池效率可達20%，與傳統主流硅太陽能電池接近，但質量僅為后者的約1%。而且，該技術利用汽車現有金屬作為電池的電極，幾乎不額外增加汽車重量。值得一提的是，鈣鈦礦太陽能電池色彩豐富，除了常規的黑色之外，還可以制備成其他顏色，可以很好與汽車原有色彩搭配。

記者了解到，測試數據顯示，在晴好天氣下，“天津號”平均日發電量達到7.6度，支撐續航里程超過70公里，可以滿足絕大部分城市上班族的上下班需求。在陰天的情況下，太陽能電池組件依然能夠發電。“天津號”因此徹底告別了加油站和充電樁。