7月21日，無人機領域傳來一枚重磅消息。Facebook宣布，其全尺寸太陽能無人機Aquila已經(jīng)于6月28日成功首航。該無人機在低空飛行了96分鐘，飛行時間超過Facebook預期的三倍。因為意義重大，F(xiàn)acebook創(chuàng)始人兼CEO扎克伯格也親自到場見證了這一時刻。

對于無人機，大家已經(jīng)不陌生了?；臃倍嗟男⌒蜔o人機已經(jīng)走入尋常百姓家。各種重要場合上，總能看到用來航拍的無人機。有快遞公司甚至計劃利用無人機來送快遞。當年某明星向另一明星求婚，也是用無人機送的鉆戒。

但目前大家見到或買到的無人機，很多采用了鋰電池。其致命問題是電池能量密度低，飛行時間短，續(xù)航能力差，甚至沒辦法持續(xù)飛行超過30分鐘。即便是行業(yè)巨頭大疆無人機也面臨這個挑戰(zhàn)。美國分析師安德魯-阿馬托曾對媒體表示：大疆的致命弱點在于飛行時長，這極大地限制了大疆主導市場的能力。只要有一家廠商生產(chǎn)出比它續(xù)航能力強的無人機，哪怕是能飛行一小時，也會改變市場格局。”

可以說，電池性能決定了無人機的核心競爭力，而依靠陽光給電池不斷補充能量的太陽能芯片及組件的技術水平、也決定了無人機的續(xù)航水平。尋求更高效的太陽能芯片及組件來提高無人機的續(xù)航能力，是所有無人機研發(fā)團隊面臨的共同課題。

因此，F(xiàn)acebook太陽能無人機的成功試飛，被業(yè)內(nèi)視為一個重要的里程碑。太陽能無人機以取之不盡、用之不竭太陽能為驅(qū)動力，突破了傳統(tǒng)無人機續(xù)航短的痼疾，是高空長航時無人機的必選動力源。白天，太陽能無人機依靠表面鋪設的太陽能電池，將太陽光輻射能轉(zhuǎn)換為電能，維持動力系統(tǒng)、航電設備及任務載荷的運行，同時為機載二次電源充電。夜間，太陽能無人機釋放二次電源中的電能滿足夜間飛行的需要。理論上講，如果白天儲存的能量能滿足夜間飛行的需要，則太陽能無人機可以實現(xiàn)“永久”飛行。

Facebook太陽能無人機設計原理

因為巡航時間長、飛行高度高、覆蓋區(qū)域廣等優(yōu)勢，太陽能無人機可用于軍事偵查、森林防火、地理及環(huán)境監(jiān)測地、應急救災通訊，互聯(lián)網(wǎng)通訊等領域，具有非常大的商業(yè)應用前景。目前，世界各國都在爭先研制太陽能無人機，爭取在這一領域占據(jù)領先地位。

Facebook已經(jīng)行動了。在互聯(lián)網(wǎng)通訊領域，目前全球只有不到一半地區(qū)可以連接互聯(lián)網(wǎng)，16億人生活在移動網(wǎng)絡無法覆蓋的偏遠地區(qū)。太陽能無人機互聯(lián)網(wǎng)中繼站憑借建設及維護成本低等優(yōu)勢，可以實現(xiàn)空中互聯(lián)網(wǎng)信號向地面的大范圍覆蓋，改變世界信息互聯(lián)模式。Facebook的無人機網(wǎng)絡項目的目標是打造高空長航時太陽能無人機中繼平臺，為移動網(wǎng)絡無法覆蓋的地區(qū)提供互聯(lián)網(wǎng)。在扎克伯格的計劃中，F(xiàn)acebook要組建一個無人機編隊，這些無人機將每次在6萬英尺高度飛行數(shù)月，讓世界上的偏遠地區(qū)獲得互聯(lián)網(wǎng)服務。

Facebook打造了堪稱豪華的技術團隊來運營這一項目:成立了FacebookConnectivityLab實驗室，開發(fā)無人機、衛(wèi)星等技術，并從美國宇航局等航空航天機構(gòu)挖來了諸多工程師。2014年，F(xiàn)acebook收購了英國無人機公司Ascenta，獲得了諸多重要技術。2015年，進行太陽能無人機的地面測試工作。2016年6月28號，試飛Aquila太陽能無人機，首飛成功。

谷歌太陽能無人機

另一互聯(lián)網(wǎng)巨頭谷歌也在布局太陽能無人機。2014年4月，Google收購太陽能無人飛機制造商TitanAerospace，計劃為全球提供無線互聯(lián)網(wǎng)服務，2015年首次試飛墜毀后繼續(xù)開展研發(fā)，預計2016年再次試飛。

瑞士陽光動力太陽能飛機

除了上述兩位互聯(lián)網(wǎng)巨頭，瑞士陽光脈動號也是大名鼎鼎。這是一個載人太陽能飛機平臺。2010年7月，太陽驅(qū)動號成功實現(xiàn)24小時不間斷飛行。但“陽光動力2號”飛行后發(fā)現(xiàn)存在許多性能瓶頸，更重要的是引來“無實用價值”的質(zhì)疑。

漢能美國硅谷薄膜太陽能電池

目前，世界上大型太陽能飛機采用的太陽能電池主要為兩種類型，單晶硅電池和薄膜砷化鎵電池。太陽能飛機對于光伏電池的要求有如下幾點：單位面積輸出功率，單位面積重量，可靠性（尤其是易損性）。

對比來看，世界上可量產(chǎn)的最好的單晶硅電池的效率在22%左右，也就是每平米輸出功率220瓦左右；每平米重量為500克左右；瑞士“陽光動力2號”太陽能動力飛機采用的就是第一代單晶硅薄膜太陽能電池，1.7萬塊晶體硅太陽能板覆蓋在機身上提供動力。與薄膜太陽能電池相比，其太陽能板光電的轉(zhuǎn)化效率上升空間小，同時太陽能板的重量較重，造成其單位面積動力提供能力上升空間較小。而且它體型龐大，重量達2.3噸,相當于一輛小汽車的重量。為保證足夠的太陽能板面積，翼展達到了72米,比波音747客機還要寬。因此，陽光脈動號的研發(fā)人員也在尋找質(zhì)量更輕、效率更高的太陽能電池。

現(xiàn)在世界上最好的薄膜砷化鎵電池的量產(chǎn)效率已達到30%左右，每平米可輸出300瓦，每平米重量不到200克。薄膜砷化鎵電池的輸出功率高出單晶硅電池30%以上，單位面積重量僅為其的40%，是太陽能飛機動力來源的不二之選。并且，薄膜砷化鎵電池的柔性可彎折性，相對于易碎的單晶硅電池來說，更能適應太陽能飛機時的特殊工況需要。

Facebook的太陽能飛機Aquila無疑會采用高效的薄膜太陽能電池，這種電池為無人機提供強勁動力，并大幅減少了重量負擔。太陽能芯片及組件占據(jù)了無人機質(zhì)量的大約一半，因為薄膜太陽能電池重量輕，Aquila雖然翼展接近波音737飛機，但重量僅有453公斤；理論上一次可以飛行至多3個月時間，速度達到每小時120公里。開啟巡航模式，耗電僅為5000瓦，功耗僅僅相當于三個頭發(fā)吹風機或者一臺微波爐。

那么問題來了，為Facebook太陽能無人機提供太陽能電池的供應商是誰呢？有媒體分析報道稱，Aquila使用的太陽能動力芯片及組件來自中國廠商漢能。漢能是目前全球大型的太陽能薄膜發(fā)電企業(yè)，技術和規(guī)模全球均第一，其研發(fā)生產(chǎn)的薄膜砷化鎵轉(zhuǎn)化率高達31.6%。截至2016年2月，漢能在全球擁有專利申請1319件，其中60%為發(fā)明專利。7月2號，漢能一口氣推出了四款全太陽能汽車，引發(fā)轟動。

能拿來佐證漢能向Aquila供貨的依據(jù)是2015年年報中的一段表述：“市場方面，主要完成了部分戰(zhàn)略性大客戶的訂單，如交付全球知名企業(yè)高空長航時無人機的電池產(chǎn)品訂單。”另一篇報道則顯示：“在海外，漢能薄膜發(fā)電子公司GSE美國工廠已經(jīng)開始ICI子模組和標準化組件銷售，另一家漢能子公司AltaDevices已完成部分戰(zhàn)略大客戶訂單，交付了全球知名社交企業(yè)高空長航無人機砷化鎵電池產(chǎn)品”。這些描述已經(jīng)一目了然。

如前文所述，電池技術的發(fā)展水平?jīng)Q定了無人機的發(fā)展水平。進而言之，太陽能電池的發(fā)展水平?jīng)Q定了無人機的發(fā)展水平?？梢灶A見，隨著人們對太陽能飛機技術發(fā)展的需要，各家無人機公司都會尋求質(zhì)量更輕、效率更高的太陽能電池。那些技術領先，提供高效、輕質(zhì)薄膜太陽能電池芯片的企業(yè)，無疑會收獲無限商機。

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