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    焦點滾動:天上一天,地上一年?太空用電神奇在哪里

    2022-08-08 07:09:46 來源:瀟湘晨報

    電是現代生活的生命線。飛船、衛星等航天飛行器的運轉,同樣離不開電能供給。正在中國空間站出差的“太空三人組”,他們的電從哪里來,他們的電夠用嗎?

    答案就是靠航天器兩邊的太陽能“翅膀”。仔細觀察會發現,太陽能“翅膀”由一片片半導體晶體組成,這些晶體經串聯、并聯后就組成了太陽電池陣,為航天器提供源源不斷的能量。

    可別小看太陽電池陣的威力,為空間站組合體供電的太陽電池陣,在天上連續工作一天的發電量,可抵得上一個普通家庭一年的用電量。


    (資料圖片)

    目前,為空間站組合體配備的太陽電池陣已經歷了三代的跨越。神舟系列載人飛船采用了第一代剛性太陽電池陣技術,天舟系列貨運飛船采用了第二代半剛性模塊化太陽電池陣技術,空間站核心艙則是我國首次應用第三代柔性太陽電池陣技術。這三代電池陣產品各有特色,實現了同步迭代,可以完全滿足空間站多系統的用電需求。

    值得一提的是,今年我國空間站即將完成全面建造,對整艙的體積、重量,特別是功率提出了更高要求。為“寸土寸金”的核心艙提供的最新一代柔性太陽電池陣,如何實現“小體積”爆發“大能量”?中國電科在體積、發電量、環境適應性方面對電池進行了全面升級。

    同樣功率,體積減小一半,這是柔性電池的“秘密武器”。最新的柔性太陽電池陣采用了厚度不足1毫米的單體,整體重量較傳統太陽電池陣減少了一半以上,而且每片都薄若蟬翼地壓攏在一起,猶如古代奏章一樣的形式,在空間站發射階段,折疊收攏壓緊于收藏箱內,到了太空以后再展開發電。

    為確保空間站在軌壽命,中國電科研制團隊持續開展高壓柔性太陽電池陣發電試驗,在完成8萬余次高低溫循環試驗后,最終實現太陽電池光電轉換效率突破30%,達到世界先進水平。現在空間站在軌的運行時間可延長至15年。

    鮮為人知的是,想要電能源源不斷,還得防御復雜太空環境的危險:每天在軌飛行的太陽電池陣都要經受十幾次的高低溫循環溫度考驗,遭受腐蝕性極強的原子氧的侵蝕和強紫外線照射等……

    為了提高太陽電池陣耐受空間輻射等能力,技術人員在太陽電池片上設計了石英蓋片,為太陽電池陣裝上防御的“鎧甲”。通過在透明的石英蓋片表面涂抹減反射層,就可以吸收更多的光射到電池表面,提高太陽電池發電本領,降低工作溫度。同時,有了石英蓋片的保護,太陽電池還能免受空間輻射環境的影響,提高其耐受空間帶電粒子輻射損傷的能力,減少太陽電池性能的衰降。

    現在,我們的太空“發電站”在平均光電轉換效率、發電能力等方面都達到了國際領先水平,即使面對太空復雜的供電環境,也能安穩續航,為空間站提供源源不斷的能量。在天和、問天、夢天三艙組合后,柔性太陽電池陣總發電面積接近400平方米,功率將超過100千瓦。

    蘇彬(中國電科太陽電池陣專家) 來源:中國青年報

    標簽: 太陽電池 柔性太陽電池陣 源源不斷 光電轉換效率