美國“陸軍技術”網站2013年11月25日發表了格蘭特·特恩布爾的文章：《Wearable solar cells for  soldiers： Running out of  energy？》。文章指出，雖然世界各國都在大力發展可穿戴式太陽能技術，但是由于缺乏國際合作機制，該項目進展緩慢。目前美國、英國和澳大利亞在這一領域居于世界領先地位，并分別取得了一定的突破。但作者認為，這一技術要想得到廣泛應用至少還需要10年時間。文章編譯如下：

　　世界各地的防務組織為了開發可穿戴式太陽能技術已經耗資數百萬美元，這一技術將為戰地士兵的充電電池提供持續的能量之源，而且士兵們將不再需要攜帶大量沉重的備件。但是戰地士兵什么時候才能真正受惠于穿戴式太陽能技術呢？

　　氣候變化的影響以及有限的天然資源是我們這個時代面臨的最大挑戰。能源的大量消耗不僅耗費了巨額資金，而且還會對環境造成破壞，這些問題已經引起了各國政府、企業和民眾的關注。

　　世界各國的軍隊都在試圖減少能源消耗并且更加專注于發展可再生能源技術。據美國國防部提供的資料，美軍在2012年消耗的液體燃料估計價值164億美元。預計今年的液體燃料消耗價值將增加至170億美元。

　　美國軍方超過一半的液體燃料依靠進口。成本的限制和自然資源的稀缺性交織在一起，不但令許多美國規劃人員深感憂慮，其他擁有大規模國防力量的國家，例如英國和澳大利亞也同樣如此。

　　為了解決美軍的能源消費問題，美國國防部在2011年發布了《作戰能源戰略》（Operational Energy  Strategy）。美軍希望通過使用可再生能源，使軍隊具有更強的適應性和靈活性。

　　這項技術的最新進展是將光伏太陽能電池集成到士兵的單兵裝備和制服上。電池集成到經常使用的背包和頭盔上，可以在戰地不斷地為士兵補充能量。盡管軍方在這一領域已經取得了顯著的進步，但挑戰依然存在。

　　穿戴式太陽能技術的優勢

　　專家稱，通過太陽能為電池充電，可以顯著地減輕士兵的載荷重量，因為他們不需要攜帶大量的備用電池。

　　“現代步兵越來越依賴于電力，然而，電池和其他能源存儲系統只能提供有限的能量，”澳大利亞國立大學可持續能源系統中心（Centre for  Sustainable Energy Systems，CSES）業務發展經理伊戈爾？斯克里亞賓（Igor  Skryabin）解釋說，“從環境中獲取能量是一種可行的選項，并且沒有任何其他形式的能量可以與太陽能相匹敵。”

　　可持續能源系統中心已與澳大利亞國防科學與技術組織（DSTO）合作，開發出軍用薄片太陽能電池（SLIVER solar  cell）模塊。這些太陽能電池非常薄且非常柔軟，具有極高的功率重量比，能夠根據各種復雜的形狀而重塑，例如頭盔。2014年初，澳大利亞國防部將對改進的模塊進行驗證。

　　斯克里亞賓認為，目前可穿戴式太陽能技術的發展缺乏國際合作。“不同國家的獨立研發會導致閉門造車的現象，自然，其進度也無法與匯集國際精英的合作項目相比。更多的合作必將加快可穿戴太陽能電池技術的進展，”他補充道。

　　發展可穿戴技術沒有什么科學依據嗎？

　　2011年，英國的國防科學與技術實驗室（DSTL）公布了自己的名為“太陽能士兵”（Solar  Soldier）的可穿戴式太陽能項目。通過與一些英國大學的合作，該項目將可穿戴式太陽能光伏電池與熱電裝置相結合，為士兵提供“二十四小時”電能。

　　2011年12月，“太陽能士兵”項目完成，此后英國國防部在這一領域再無任何動作。國防科學與技術實驗室發言人在接受陸軍技術網站采訪時說，該項目的主要目標之一是評估太陽能帶來的好處，同時也發現存在的弊端。

　　“在一些情況下，太陽能電池板的好處可能會被電纜或者能夠為電池補充能量的充電器所抵消，特別是如果士兵正在執行一個短期任務，幾乎沒有時間去利用更多能量的情況下，”國防科學與技術實驗室發言人解釋說。

　　“對于一些能夠在陽光充足的條件下執行的長期任務，這一技術對非關鍵設備的好處就會體現出來，”他繼續說。“但是，目前的穿戴式太陽能電池的性能水平還不足以減少任務關鍵裝備所需的備用電池數量。這項技術在未來得到改進后將很有可能在‘未來士兵系統’發揮更大的效用。”

　　海軍陸戰隊簡易巡邏系統：一個以美國為首的可穿戴式太陽能計劃

　　這種在陽光充足條件下執行長期任務時獲取能量的能力，對于步兵部隊，例如，美國的海軍陸戰隊可能用處很大。海軍陸戰隊的士兵們的巡邏任務經常持續數周，而不是數天，沒有辦法為無線電臺和其他裝備充電。這意味著他們必須攜帶大量的個人載荷，有時甚至重達70千克。

　　之所以需要這么多裝備，是因為指揮官們都必須確保他們的士兵在緊急情況下或變更任務時有足夠的冗余裝備，即所謂的“安全系數”。

　　“當你沒有辦法以任何方式獲取能量時，你最終將使用計劃中的安全系數，”美國海軍陸戰隊上尉弗蘭克？弗曼說，“當需要4節電池的時候，我將攜帶6節或者8節電池，因為這將給我帶來所需要的安全感。”

　　弗曼上尉現在是海軍研究局遠征機動作戰和抗擊恐怖主義處（Naval Research‘s Expeditionary Maneuver Warfare  and Combating Terrorism  Department）后勤項目主管，該機構總部設在弗吉尼亞州阿靈頓。作為一名海軍陸戰隊軍官，他有著淵博的知識和敏銳的洞察力，再加上接受過應用物理學研究生教育，所以他成為了研發新一代穿戴式太陽能設備——即所謂的海軍陸戰隊簡易巡邏系統（Marine  Austere Patrolling System，MAPS）——的最佳人選。

　　海上簡易巡邏系統包括一張堅固耐用且柔軟的太陽能面板，能提供大約30％的效能，并且只有一張紙大小。在10月份，第5海軍陸戰團第1營在加利福尼亞州山地作戰訓練中心現場測試過程中使用了海上簡易巡邏系統。

　　克服可穿戴式太陽能在財政緊縮時代的挑戰

　　“海軍陸戰隊員們很快就適應了新技術。”弗曼說，“得到的反饋信息總體上非常積極，太陽能電池板性能良好，并減少了他們的電池需求。”

　　海軍陸戰隊的官員承認，可穿戴式太陽能的發展環境充滿挑戰，這意味著該項目將經歷一種漸進式的，而不是革命性的發展過程。國防預算削減，特別是研究開發經費的削減，意味著更多的軍隊專注于研發軍隊需要的關鍵技術。

　　“軍隊對于投資這一領域沒有太多的興趣，原因主要有兩個：第一，民營企業正在年復一年的改進太陽能技術；第二，我們在阿富汗的作戰行動已經接近尾聲，下一次軍事行動在什么地方展開還存在著很大的不確定性。”

　　那么，會不會有一天，美軍將訂購成千上萬套可穿戴式太陽能裝備呢？“我們相信這一天肯定會到來，但不是現在，”弗曼說。“我懷疑你會看到一些特殊應用，比方說，未來幾年特種部隊將應用這一技術，事實上，特種部隊已經在某種程度上應用了這一技術。但要廣泛的采用穿戴式太陽能技術，我覺得我們可能還要再等10年時間。”

　　克隆商業性的太陽能創新技術

　　隨著軍方的關注點從非關鍵技術轉移，我們可能會進入一個由越來越多的商業部門和學術機構主導的可穿戴式太陽能技術創新的時代。大型的靜態設施太陽能技術的發展已經卓有成效。

　　荷蘭的“可穿戴式太陽能”項目就是商業驅動的范例，這一項目由Gelderland Valoriseert公司的克里斯蒂安？霍蘭德（Christiaan  Holland）主導，并得到奈梅亨大應用科學系學生的協助。2013年6月荷蘭推出了一款適合日常穿著的太陽能充電連衣裙和外套。這些衣服是由寶琳？范東恩（  Pauline van Dongen）設計，太陽能電池板是專業軍士格特？楊？約恩格丹（Gert Jan Jongerdan）博士設計。

　　外套設計時在衣服口袋蓋上嵌入了柔性太陽能電池，當陽光照耀時，口袋蓋可以展開。

　　“這些原型設備運作良好，”可穿戴太陽能及能量存儲專家楊？約恩格丹說。“我們的主要目標是制定一種解決方案，使這種太陽能充電服在一個小時之內為你手機充滿電。當然，我們希望在經濟可承受性、舒適度、耐穿性以及輸出性能之間達到一種平衡。”

　　該項目涉及兩種剛性晶圓技術的測試，這通常應用于較大的太陽能電池板和柔軟的薄膜電池。楊？約恩格丹說，目前這兩種技術發展良好，非晶硅在舒適度方面較為理想，但缺乏輸出功率。

　　可穿戴式太陽能技術是走向繁榮還是走向蕭條？

　　至于在商業領域對于可穿戴式太陽能的需求，楊？約恩格丹持謹慎樂觀態度。“軍方以外的市場仍然疲弱。根據我的經驗，軍隊仍然是最重要的部門，他們大多是針對特定士兵的要求開發專用項目。”

　　盡管進展緩慢，但在商業和軍事機構都對穿戴式太陽能技術保持著濃厚的興趣。

　　對于軍方來說，技術的可靠性必須是第一位的，因為它將為無線電和導航設備之類的裝備供電，這些裝備對于士兵的生存至關重要。一個標準的可穿戴式太陽能單兵裝備，應該是低成本、高需求和高輸出功率的完美結合，但目前所有這些都還沒有實現。