德國衛(wèi)星火箭搭載鈣鈦礦及太陽能電池 動力潛力巨大

導讀:由慕尼黑技術(shù)大學領(lǐng)導的科學家們將各種鈣鈦礦和有機太陽能電池裝入火箭,并將其送入距火星表面240公里的軌道。他們的結(jié)果表明,這類技術(shù)在為衛(wèi)星甚至深空任務(wù)提供動力方面具有強大的潛力。

衛(wèi)星、高空飛行的無人機,甚至更遠距離的航天器,在遠離其他能源來源的地方,通常都依賴太陽能電池板提供電力。如今,宇宙飛船工程師通常會選擇砷化鎵或III-V電池技術(shù),太空旅行等小眾應用領(lǐng)域是少數(shù)幾個高效率、高成本技術(shù)可行的領(lǐng)域之一。

在科學家們努力降低電池成本的同時,其他薄膜光伏技術(shù),尤其是鈣鈦礦,近年來取得了令人矚目的進展。

慕尼黑工業(yè)大學(TUM)功能材料教授彼得?穆勒-布施鮑姆(Peter Muller-Buschbaum)說:“目前最好的鈣鈦礦太陽能電池的效率達到25%。這些薄太陽能電池,不到一微米厚,應用在超薄、柔韌的合成板上,非常輕。因此它們每克可以產(chǎn)生近30瓦的電量?！?/p>

在與德國航空航天中心(DLR)的合作中,TUM的科學家們將四種不同類型的薄膜太陽能組件連接到一枚火箭上,并將其發(fā)射到地球大氣層之外。這些模塊是在瑞典基盧納的歐洲空間和探空火箭發(fā)射場發(fā)射的“馬普斯8號”計劃的一部分,并進行了6分鐘的往返飛行,從239公里的高度返回地球。

“我們的馬普斯計劃允許我們在零重力環(huán)境下快速實施實驗,提供令人興奮的研究發(fā)現(xiàn),”安德里亞斯·邁耶說,他是DLR太空物理項目的負責人?！斑@一次進展特別快:從最初的想法到作為馬普斯8號計劃一部分的太陽能電池的首次飛行,我們用了不到一年的時間?！?/p>

火箭裝備了兩個不同配置的鹵化鉛鈣鈦礦組件和兩個非富勒烯有機體異質(zhì)結(jié)太陽能電池。在整個飛行過程中,使用專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量電池的電流-電壓特性。實驗的全部細節(jié)可以在最近發(fā)表在《焦耳》上的論文《火箭飛行中的鈣鈦礦和有機太陽能電池》中找到。

這一結(jié)果證實了早先的研究結(jié)果,即地球大氣層外的水分和氧氣的缺乏實際上對鈣鈦礦電池有益,而且鈣鈦礦電池在沒有任何重大變化的情況下更適合在太空中運行。該小組指出,在穩(wěn)定性和壽命方面有巨大的改進潛力,而證明該細胞在太空長期運行的能力將是研究的下一步。

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