【开发故事】卡西欧的手表用太阳能电池，灵感来自台风！？

2014年05月16日09:05

太阳能电池是手表的一种重要驱动方式。卡西欧计算机通过在手表用太阳能电池的配置上不断创新，成功提高了发电量，受到了业界的关注。

卡西欧2013年秋季推出的电波太阳能手表高档款“OCEANUS Manta”的新产品“OCW-S3000/S3001”。这款手表配备了形状跟原来不同的太阳能电池单元，将发电量提高了约5％（图1）。5％并不是多大的数值，但对手表的外观设计而言意义重大。因为，有了这些发电量的增加，可大幅提高外观设计的自由度。OCW-S3000/S3001的建议零售价为16万～18万日元（不含税）。对这种高档手表而言，外观设计是能左右销售的重要因素。

图1：OCW-S3000

　　　手表的太阳能电池配置在表盘之下（图2）。如果被表盘上的装饰和指针挡住光，发电量就会减少。因此，要想获得希望的发电量，设计上就会有一定的限制，比如要减小加饰面积、把指针设计得较细。其中，影响尤为严重的是指针的影子。

图2：手表的构造（图：卡西欧计算机）

　　　手表用太阳能电池由几个单元构成。通常是将几个扇形的太阳能电池单元配置成圆形，就像披萨一样。太阳能电池单元的形状简单，容易设计和制作，但指针阴影造成的发电量损耗很大，因为指针容易引起受光不均（图3）。

图3：普通的手表用太阳能电池单元的形状（图：卡西欧计算机）

手表用太阳能电池单元采用的是非晶硅式（图4）。一个单元产生的电压为大约0.5V，为手表内的二次电池充电大约需要3V的电源，因此必须串联6个单元（图5），形状就像切成6块的披萨。这时，从6个单元流过的电流值跟产生电流最小的单元相同（图6）。这个电流值最小的单元就是针影面积较大的单元。


图4：通常的手表用太阳能电池单元（图：卡西欧计算机）		图5：串联多个单元（图：卡西欧计算机）

图6：关于电流量的说明（图：卡西欧计算机）		图7：降低受光损失的方法（图：卡西欧计算机）

卡西欧设法消除了针影造成的受光损失。采用的方法主要有两种（图7），一是将针影分散到多个单元，通过平均受光损失来尽量增加发电量。

另一种方法是将针影固定在一个单元上，将有针影的单元做得比其他单元的面积大。

OCEANUS Manta采用了第一种方法。太阳能电池单元的形状被设计为“漩涡形状”（图8、9、10）。

图8：旋涡形状的太阳能电池单元（图：卡西欧计算机）

图9：OCW-S3000采用的漩涡型太阳能电池单元（图：卡西欧计算机）

图10：漩涡型太阳能电池单元的实物

这样，不管指针在哪个位置，针影都会被分给多个单元，与原来的扇形相比，太阳能电池单元的受光面积平均增加了5％左右，带来了发电量的增加。发明漩涡型太阳能电池单元的是卡西欧计算机时钟事业部模块开发部封装开发室的齐藤雄太，据他本人介绍，他是从天气预报上的台风漩涡图案得到的启发（图11）。

　　图11：发明者齐藤雄太

　　通过采用这种漩涡形状，新产品的指针面积增至原来的约1.3倍，表盘加饰面积增至原来的约1.4倍（图12、13）

　　图12：指针面积的比较（图：卡西欧计算机）

　　图13：加饰面积的比较（图：卡西欧计算机）

从披萨到年轮蛋糕

之后，卡西欧计算机又在户外用手表上配备了新型的太阳能电池单元，那就是2014年3月上市的“PRO TREK”系列的新产品“PRW-6000Y”（图14）。PRO TREK是面向户外运动爱好者的手表，具有感应方位、气压、高度和温度的功能。据卡西欧计算机介绍，很多登山爱好者看表时只是瞥一眼，通过长针和短针的角度来瞬间掌握时间，因此对指针式手表有很高的需求。