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導(dǎo)讀:由慕尼黑技術(shù)大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家們將各種鈣鈦礦和有機(jī)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(dòng)力方面具有強(qiáng)大的潛力。

衛(wèi)星、高空飛行的無人機(jī),甚至更遠(yuǎn)距離的航天器,在遠(yuǎn)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(huì)選擇砷化鎵或III-V電池技術(shù),太空旅行等小眾應(yīng)用領(lǐng)域是少數(shù)幾個(gè)高效率、高成本技術(shù)可行的領(lǐng)域之一。

在科學(xué)家們努力降低電池成本的同時(shí),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(jìn)展。

慕尼黑工業(yè)大學(xué)(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(dá)到25%。這些薄太陽能電池,不到一微米厚,應(yīng)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。”

在與德國(guó)航空航天中心(DLR)的合作中,TUM的科學(xué)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(chǎng)發(fā)射的“馬普斯8號(hào)”計(jì)劃的一部分,并進(jìn)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(jì)劃允許我們?cè)诹阒亓Νh(huán)境下快速實(shí)施實(shí)驗(yàn),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(xiàng)目的負(fù)責(zé)人。“這一次進(jìn)展特別快:從最初的想法到作為馬普斯8號(hào)計(jì)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(shí)間�！�

火箭裝備了兩個(gè)不同配置的鹵化鉛鈣鈦礦組件和兩個(gè)非富勒烯有機(jī)體異質(zhì)結(jié)太陽能電池。在整個(gè)飛行過程中,使用專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測(cè)量電池的電流-電壓特性。實(shí)驗(yàn)的全部細(xì)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(jī)太陽能電池》中找到。

這一結(jié)果證實(shí)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(shí)際上對(duì)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(yùn)行。該小組指出,在穩(wěn)定性和壽命方面有巨大的改進(jìn)潛力,而證明該細(xì)胞在太空長(zhǎng)期運(yùn)行的能力將是研究的下一步。

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