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新型太阳能电池首入太空

作者:     发布日期: 2020-08-18     二维码分享

德国研究人员*将钙钛矿和有机太阳能电池通过火箭送入太空。该太阳能电池经受住了太空中极端条件的考验,通过阳光直射和地球表面的反射光产生能量。这项研究日前发表在《焦耳》上,为未来的近地应用和潜在的深空任务奠定了基础。

太空任务的目标之一就是将火箭携带的设备重量减到*小。虽然目前用于太空任务和卫星的无机硅太阳能电池板效率很高,但它们非常笨重和刚性。作为新兴技术的混合钙钛矿和有机太阳能电池,因其难以置信的轻便和灵活性,成为未来应用的理想候选者。

“在这个行业中,重要的不是效率,而是每个重量单位产生的电能,也就是所谓的功率系数。”慕尼黑工业大学*作者Peter Müller-Buschbaum说,“在火箭飞行过程中,这种新型太阳能电池的功率达7~14mW/cm2。”

文章*作者、慕尼黑工业大学Lennart Reb说:“如果将1千克的太阳能电池转移到超薄箔片上,就可以覆盖200多平方米的面积,产生的电能可以满足300个标准100瓦灯泡的使用。这是现有技术的10倍多。”

2019年6月,火箭在瑞典北部发射,进入太空并达到240千米的高度。位于有效载荷上的钙钛矿和有机太阳能电池,成功经受住了火箭飞行中的极端条件——从发射时的隆隆声和高温,到太空中的强紫外线和超高真空。“火箭发射是一大步,乘坐火箭真的就像进入了一个不同的世界。”Reb说。

除了在太空中高效工作,钙钛矿和有机太阳能电池也可以在低光条件下工作。当没有光线直射时,传统太阳能电池通常会停止工作,功率输出变为零。然而,研究小组发现,即便没有直接暴露在阳光下,从地球表面反射的微弱漫射光也能增加钙钛矿和有机太阳能电池的能量输出。

“这是一个很好的暗示,也证实了这种技术可以用于所谓的深空任务,即把它们送到远离太阳的太空中,标准的太阳能电池无法在那里工作。”Müller-Buschbaum说,“这种技术的未来真的很令人兴奋,可以将这些太阳能电池用于未来更多的太空任务。”

但是在向太空发射更多新的太阳能电池之前,Müller-Buschbaum说,这项研究的局限性之一是火箭在太空中停留的时间很短,总时间只有7分钟。下一步是在太空中进行长期应用,如在卫星上使用,以了解电池的寿命、长期稳定性和全部潜力。

“这是钙钛矿和有机太阳能电池*进入太空,这是一个里程碑。”Müller-Buschbaum说,“这为将此类太阳能电池更多应用于太空铺平道路。从长远来看,这也可能有助于将这些技术更广泛地应用于我们的陆地环境。”

相关论文信息:http://doi.org/10.1016/j.joule.2020.07.004

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