在海南文昌航天发射场,一艘货运飞船成功升空,为中国空间站送去了实验物资。随着这些物资的到位,空间站将启动一系列科学实验,其中一项备受瞩目的便是新型柔性太阳能电池翼的实验。
近年来,单晶硅太阳电池因其高效的太阳能转化率而备受关注,成为未来太阳能应用的热门材料。然而,单晶硅的“脆弱”性却成为其广泛应用的一大障碍。在力学上,单晶硅太阳电池对弯曲应力和振动极为敏感,稍有不慎就可能导致其碎裂,从而限制了其应用场景。
面对这一挑战,中国科学院上海微系统与信息技术研究所的科研团队迎难而上,成功研发出柔性单晶硅太阳能电池,实现了技术上的重大突破。这种新型太阳能电池厚度仅80微米,与一根头发丝相当,具有出色的柔韧性和轻便性。它不仅能够折叠、卷曲,而且一平方米的重量还不到一公斤,既可以做成卷曲式,也可以做成平板式,大大提高了空间利用率。
据该研究所研究员刘正新介绍,这种柔性单晶硅太阳能电池不仅效率高,而且抗空间辐射性能优越,能够显著降低火箭的运载成本。在卫星和空间站的运行中,携带的电池越多,能源供应越充足,运行能力也就越强。因此,新型柔性单晶硅太阳能电池的应用,将使得同样的空间能够携带更多的太阳能板上天,从而大幅提升发电功率。
随着我国卫星互联网建设的加速推进,以“星网”和G60“千帆星座”为代表的组网卫星数量将超过3万颗,对太阳电池的需求量巨大。刘正新表示,这种轻便又高效的柔性太阳能板,正是未来大规模空间应用的理想选择,堪称“能量心脏”。
在轨期间,这种新型材料将接受严格的考验,并收集相关实验数据。这些数据包括样品单元在轨期间所处位置和运行轨迹经历的原子氧剂量、紫外辐照剂量、电子剂量、质子剂量以及高低温变化等。这些数据对于研究材料的衰减特性和衰减机制具有重要意义。
下行样品返回地面后,将与地面保存的同批次样品进行同步测试,包括形貌、电学、光学、力学和微结构特性等方面的测试。通过比对分析在轨样品和地面样品的衰减特性,科研人员将能够更深入地了解材料在太空环境中的性能变化,为后续的研究和应用提供有力支持。
刘正新还透露,这种柔性封装的单晶硅太阳电池不仅适用于商业航天和互联网组网卫星,还有望在太空算力领域发挥重要作用。同时,它也为太空光伏的发展奠定了基础。通过将地面研究与太空实际环境暴露实验相结合,可以加快基础研究的进展,推动实际应用更快更好地实现。











