淺談光伏技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的合理使用

摘 要：作為設(shè)計(jì)人員，不能把“政績工程”“面子工程”作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，要設(shè)身處地地為消費(fèi)者考慮，設(shè)計(jì)出符合他們需求的產(chǎn)品，這樣才能避免不合理的產(chǎn)品設(shè)計(jì)出現(xiàn)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)是一項(xiàng)極為細(xì)致的工作，實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀、安全和適銷體現(xiàn)了設(shè)計(jì)的合理性，而笨拙、浪費(fèi)、丑陋、危險(xiǎn)和滯銷則反映了設(shè)計(jì)的失敗。簡要介紹一項(xiàng)利國利民的好技術(shù)——光伏技術(shù)。

關(guān)鍵詞：光伏技術(shù)；太陽能；產(chǎn)品設(shè)計(jì)；發(fā)光二極管（LED）

中圖分類號：TM615+.2；J524.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）17-0006-02

光伏技術(shù)是直接將太陽光能轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)，它是被業(yè)界評價為“低碳、環(huán)保、綠色”的新能源。陽光普照的道理眾所周知，由于太陽傾斜角的存在，陽光自赤道向兩極遞減。在南北回歸線周圍，地球所接收的太陽能功率約為1 000 W/m2。隨著科技的發(fā)展，光伏技術(shù)的最高轉(zhuǎn)換率為20%，如果想要得到1kW·h的電，就需要面積為5 m2的土地曬太陽1 h。任何事物都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，只有揚(yáng)長避短、合理使用，才能發(fā)揮出事半功倍的效果。本文著重探討光伏技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中使用的合理性。

1 方興未艾的光伏產(chǎn)業(yè)

1839年，法國物理學(xué)家A.E.Becquerel（A.E.貝克勒爾）發(fā)現(xiàn)了光伏效應(yīng)。1個世紀(jì)后，光伏效應(yīng)僅在攝影領(lǐng)域被做成了“曝光計(jì)”。1946年，Russell Ohl（羅素奧爾）申請了現(xiàn)代太陽能電池制造專利。20世紀(jì)50年代，隨著相關(guān)專家對半導(dǎo)體物性的了解和加工技術(shù)的進(jìn)步，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)，在硅中摻入一定量的雜質(zhì)后，其對光的感應(yīng)會更加敏感，由此，第一塊太陽能電池于1954年誕生于貝爾實(shí)驗(yàn)室。至此，太陽能電池技術(shù)的時代終于來到了。

從20世紀(jì)60年代開始，美國發(fā)射的人造衛(wèi)星就已經(jīng)利用太陽能電池作為能量的主要來源。直到20世紀(jì)70年代發(fā)生能源危機(jī)時，世界各國都意識到了能源開發(fā)的重要性。1973年爆發(fā)的石油危機(jī)，人們將太陽能電池應(yīng)用于生活中，慢慢使其商業(yè)化，特別是因?yàn)槠渚邆錈o碳排放的特點(diǎn)，所以受到了世界各國政府的青睞。

1983年，美國加州建立起了世界上最大的太陽能電廠，它的裝機(jī)總?cè)萘扛哌_(dá)1.6×107 W。1994年，日本實(shí)施補(bǔ)助獎勵的辦法，大力推薦各家各戶使用3 000 W的“市電并聯(lián)型太陽光電能系統(tǒng)”，在使用的第一年，政府補(bǔ)助49%的經(jīng)費(fèi)，之后補(bǔ)助逐年遞減，至此，日本成為了推廣太陽能發(fā)電最積極的國家。

一年以后，日本已經(jīng)有9 400戶裝置該系統(tǒng)，裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到了3.2×107 W。

在中國，太陽能發(fā)電受到了政府的高度重視，2009年，裝機(jī)補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為20元/W。2014-04-09，我國出臺了新政策，國家和地方將對使用光伏發(fā)電的民用住宅提供長期補(bǔ)貼，由此可知，國內(nèi)光伏市場的發(fā)展重點(diǎn)從“大型地面電站”轉(zhuǎn)向“屋頂分布式電站”。按發(fā)電量計(jì)算，每千瓦時電國家補(bǔ)貼0.42元，地方（上海）補(bǔ)貼0.40元，合計(jì)0.82元。從理論上講，家庭自建1個屋頂光伏電站，僅靠政府補(bǔ)貼的電費(fèi)七八年就可以收回成本，而且光伏電站一般可以平穩(wěn)運(yùn)行25年，也就是說，之后十多年的發(fā)電收益都是凈賺。但是，中電光伏研發(fā)公司總經(jīng)理呂俊說：“屋頂發(fā)電要想獲得良好的投資回報(bào)，前提是在其25年的生命周期里都能穩(wěn)定工作。但從目前的情況來看，一些光伏組件會逐漸老化，在極端條件下，小部分光伏電池板在使用5年后可能就會損失2/3的發(fā)電能力?！?/p>

2 琳瑯滿目的光伏產(chǎn)品

為了彰顯光伏技術(shù)的優(yōu)越性，最大的概念產(chǎn)品設(shè)計(jì)莫過于太陽能飛機(jī)，這也許是永遠(yuǎn)都不能用于商業(yè)化飛行的大手筆——從西風(fēng)號、動力號到太陽驅(qū)動2號，大鳴大放之后，所有的太陽能飛機(jī)只能做偵查工作或者成為探險(xiǎn)家冒險(xiǎn)的工具。太陽能動力的概念汽車也不得不“瘦身”——安全、舒適截然不顧，耗資巨大，汽車質(zhì)量和使用壽命不堪一擊。光伏電池在面對這些“大功率”的機(jī)械設(shè)備時，簡直就是杯水車薪，這也許是設(shè)計(jì)師短時間內(nèi)找不出更好的載體來弘揚(yáng)光伏技術(shù)“低碳、環(huán)保、綠色”特點(diǎn)的原因。

轟轟烈烈的技術(shù)炒作正在進(jìn)行，光伏技術(shù)與LED光源卻悄悄聯(lián)合起來。LED光源以發(fā)光效率極高的先天優(yōu)勢正在逐漸取代“白熾燈”“日光燈”和“鹵素?zé)簟保?個7 W的LED燈的發(fā)光效率相當(dāng)于1盞85 W的“白熾燈”。光伏技術(shù)和LED光源的組合產(chǎn)品從路燈、庭院燈、信號燈、草坪燈到工藝品燈、車燈，各種產(chǎn)品層出不窮。

近幾年，新建的公路必須用“光伏加LED”照明，不然就會顯得決策者跟不上時代的步伐，不太時尚。我國東部沿海城市是季風(fēng)性氣候，連續(xù)下幾天雨，再刮一陣風(fēng)，碗口粗的樹都被吹得歪歪扭扭，更不用說那些頂著一兩平方米太陽能板的路燈了，輸電線路就在路燈的上面，為什么非要用“光伏”呢？在崎嶇的山路或無人區(qū)的公路上設(shè)置一排光伏發(fā)電的路燈，那可真是一道亮麗的風(fēng)景線。

在淘寶網(wǎng)搜索“太陽能”幾個字，就會出現(xiàn)從太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)到手機(jī)充電器等5 000多條信息、10 000多個產(chǎn)品，可謂琳瑯滿目。

3 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的合理定位

2014-04-09出臺的新政策確實(shí)讓業(yè)界眼前一亮，但是，稍微思考一下就會發(fā)現(xiàn)，住在高樓大廈的上海人憑什么不用0.52元/kW·h的市電，而是偏要墊資去改裝屋頂以換取國家和地方的補(bǔ)貼。

在青島召開的國際消費(fèi)電子博覽會上，有一家光伏企業(yè)在銷售自己的產(chǎn)品——1塊24 W的太陽能板加上1個12 V、12 A的鉛酸電池，再搭配上1個10 W的節(jié)能燈而特制的燈。該公司自稱這是“無電地區(qū)的照明方案”，而該產(chǎn)品的安裝費(fèi)就需要500元。不難想象，無電地區(qū)大多在偏遠(yuǎn)、貧困的地方，500元對那里的人來說可能是一畝地大半年的收入。這樣發(fā)展下去，最后還是成了“想用的，買不起；有錢的，用不著”的“大閑產(chǎn)品”了。如果把國家對光伏產(chǎn)業(yè)的補(bǔ)助政策微調(diào)一下，讓有錢人進(jìn)行“愛心捐助”，這一方案或許是可行的。也就是說，只要不讓貧困的消費(fèi)者自己掏腰包，也許偏遠(yuǎn)、貧困地區(qū)的晚上才會不再黑暗。

在眾多的設(shè)計(jì)中，有一個設(shè)計(jì)方案是可行的。如果把光伏安裝到農(nóng)用面包車的頂部，為車上的冷藏設(shè)備提供電源，那么，農(nóng)民就可以將前一天采摘下來新鮮果蔬裝在車上保鮮，到第二天再開車去出售。如果遇到陰天下雨，接上市電冷藏車還是可以照常工作的。這種太陽能冷藏車提供4 m3的0～4℃的保鮮環(huán)境是不成問題的，而車頂2 m2的光伏電池每天可以提供2 kW·h電。設(shè)想一下，在烈日下出售涼涼的西瓜，那是多么好的一件事。

如何亮化景觀水面呢？圖1所示的設(shè)計(jì)產(chǎn)品“太陽能水上浮燈”是最好的選擇。白天光伏電池將電能儲藏在內(nèi)置的磷酸鐵鋰電池內(nèi)，太陽落山時這些燈就會亮起，十分漂亮。水面浮燈省去了埋設(shè)水線的麻煩，只要將其放在水里就能周而復(fù)始地工作。如果不想讓風(fēng)把它吹走，最好在底部系上重物。該產(chǎn)品提供了一個非常小的自動光伏照明系統(tǒng)，但卻敘述出了抒情詩般的寧靜之美。

圖1 太陽能水上浮燈

光伏產(chǎn)品既然能制成發(fā)電的屋頂，就可將這種屋頂安裝到高山之巔的亭臺樓閣上，讓我們的城市更加美麗。在汽車4S店里，不乏光伏汽配裝飾產(chǎn)品，比如比較實(shí)用的太陽能充電器、應(yīng)急燈，能讓人心情愉悅的綠芽起舞、招財(cái)貓等。

參考文獻(xiàn)

[1]李樂山.工業(yè)設(shè)計(jì)心理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]舒湘鄂，吳繼新.快題設(shè)計(jì)[M].杭州：中國美術(shù)學(xué)院出版社，2006.

[3]何頌飛，張娟.工業(yè)設(shè)計(jì)——內(nèi)涵·思維·創(chuàng)意[M].北京：中國青年出版社，2007.

[4]戴維·布萊姆斯頓.產(chǎn)品概念構(gòu)思[M].北京：中國青年出版社，2009.

————————

作者簡介：郝恬（1993—），女，山東青島人，武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)，主要從事工業(yè)設(shè)計(jì)方面的研究。

〔編輯：白潔〕

Rational Use of Photovoltaic Technology in Product Design

Hao Tian

Abstract： As designers， vanity projects and face-saving projects cant be regarded as the goals of design. If the designers always consider consumers and design for them， they can avoid producing unreasonable design. Product design is a very careful job. Practice， economy， beautiful， safety and marketability reflect the reasonability of design. In contrast， clumsiness， waste， ugliness， danger and dull of sale reflect the failure of design. Briefly introduce a good technology that benefits the nation and the people - photovoltaic technology.

Key words： photovoltaic technology； solar energy； product design； LED

在眾多的設(shè)計(jì)中，有一個設(shè)計(jì)方案是可行的。如果把光伏安裝到農(nóng)用面包車的頂部，為車上的冷藏設(shè)備提供電源，那么，農(nóng)民就可以將前一天采摘下來新鮮果蔬裝在車上保鮮，到第二天再開車去出售。如果遇到陰天下雨，接上市電冷藏車還是可以照常工作的。這種太陽能冷藏車提供4 m3的0～4℃的保鮮環(huán)境是不成問題的，而車頂2 m2的光伏電池每天可以提供2 kW·h電。設(shè)想一下，在烈日下出售涼涼的西瓜，那是多么好的一件事。

如何亮化景觀水面呢？圖1所示的設(shè)計(jì)產(chǎn)品“太陽能水上浮燈”是最好的選擇。白天光伏電池將電能儲藏在內(nèi)置的磷酸鐵鋰電池內(nèi)，太陽落山時這些燈就會亮起，十分漂亮。水面浮燈省去了埋設(shè)水線的麻煩，只要將其放在水里就能周而復(fù)始地工作。如果不想讓風(fēng)把它吹走，最好在底部系上重物。該產(chǎn)品提供了一個非常小的自動光伏照明系統(tǒng)，但卻敘述出了抒情詩般的寧靜之美。

圖1 太陽能水上浮燈

光伏產(chǎn)品既然能制成發(fā)電的屋頂，就可將這種屋頂安裝到高山之巔的亭臺樓閣上，讓我們的城市更加美麗。在汽車4S店里，不乏光伏汽配裝飾產(chǎn)品，比如比較實(shí)用的太陽能充電器、應(yīng)急燈，能讓人心情愉悅的綠芽起舞、招財(cái)貓等。

參考文獻(xiàn)

[1]李樂山.工業(yè)設(shè)計(jì)心理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]舒湘鄂，吳繼新.快題設(shè)計(jì)[M].杭州：中國美術(shù)學(xué)院出版社，2006.

[3]何頌飛，張娟.工業(yè)設(shè)計(jì)——內(nèi)涵·思維·創(chuàng)意[M].北京：中國青年出版社，2007.

[4]戴維·布萊姆斯頓.產(chǎn)品概念構(gòu)思[M].北京：中國青年出版社，2009.

————————

作者簡介：郝恬（1993—），女，山東青島人，武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)，主要從事工業(yè)設(shè)計(jì)方面的研究。

〔編輯：白潔〕

Rational Use of Photovoltaic Technology in Product Design

Hao Tian

Abstract： As designers， vanity projects and face-saving projects cant be regarded as the goals of design. If the designers always consider consumers and design for them， they can avoid producing unreasonable design. Product design is a very careful job. Practice， economy， beautiful， safety and marketability reflect the reasonability of design. In contrast， clumsiness， waste， ugliness， danger and dull of sale reflect the failure of design. Briefly introduce a good technology that benefits the nation and the people - photovoltaic technology.

Key words： photovoltaic technology； solar energy； product design； LED

在眾多的設(shè)計(jì)中，有一個設(shè)計(jì)方案是可行的。如果把光伏安裝到農(nóng)用面包車的頂部，為車上的冷藏設(shè)備提供電源，那么，農(nóng)民就可以將前一天采摘下來新鮮果蔬裝在車上保鮮，到第二天再開車去出售。如果遇到陰天下雨，接上市電冷藏車還是可以照常工作的。這種太陽能冷藏車提供4 m3的0～4℃的保鮮環(huán)境是不成問題的，而車頂2 m2的光伏電池每天可以提供2 kW·h電。設(shè)想一下，在烈日下出售涼涼的西瓜，那是多么好的一件事。

如何亮化景觀水面呢？圖1所示的設(shè)計(jì)產(chǎn)品“太陽能水上浮燈”是最好的選擇。白天光伏電池將電能儲藏在內(nèi)置的磷酸鐵鋰電池內(nèi)，太陽落山時這些燈就會亮起，十分漂亮。水面浮燈省去了埋設(shè)水線的麻煩，只要將其放在水里就能周而復(fù)始地工作。如果不想讓風(fēng)把它吹走，最好在底部系上重物。該產(chǎn)品提供了一個非常小的自動光伏照明系統(tǒng)，但卻敘述出了抒情詩般的寧靜之美。

圖1 太陽能水上浮燈

光伏產(chǎn)品既然能制成發(fā)電的屋頂，就可將這種屋頂安裝到高山之巔的亭臺樓閣上，讓我們的城市更加美麗。在汽車4S店里，不乏光伏汽配裝飾產(chǎn)品，比如比較實(shí)用的太陽能充電器、應(yīng)急燈，能讓人心情愉悅的綠芽起舞、招財(cái)貓等。

參考文獻(xiàn)

[1]李樂山.工業(yè)設(shè)計(jì)心理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]舒湘鄂，吳繼新.快題設(shè)計(jì)[M].杭州：中國美術(shù)學(xué)院出版社，2006.

[3]何頌飛，張娟.工業(yè)設(shè)計(jì)——內(nèi)涵·思維·創(chuàng)意[M].北京：中國青年出版社，2007.

[4]戴維·布萊姆斯頓.產(chǎn)品概念構(gòu)思[M].北京：中國青年出版社，2009.

————————

作者簡介：郝恬（1993—），女，山東青島人，武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)，主要從事工業(yè)設(shè)計(jì)方面的研究。

〔編輯：白潔〕

Rational Use of Photovoltaic Technology in Product Design

Hao Tian

Abstract： As designers， vanity projects and face-saving projects cant be regarded as the goals of design. If the designers always consider consumers and design for them， they can avoid producing unreasonable design. Product design is a very careful job. Practice， economy， beautiful， safety and marketability reflect the reasonability of design. In contrast， clumsiness， waste， ugliness， danger and dull of sale reflect the failure of design. Briefly introduce a good technology that benefits the nation and the people - photovoltaic technology.

Key words： photovoltaic technology； solar energy； product design； LED