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    超薄太陽能電池可提高衛(wèi)星性能

    2022-11-10 12:15:26 太陽能發(fā)電網(wǎng)
    大多數(shù)太空衛(wèi)星是由光伏電池供電的,光伏電池將陽光轉化為電能。暴露在軌道上的某些類型的輻射會損壞這些設備,降低它們的性能,并限制它們的壽命。根據(jù)最新一期《應用物理雜志》,英國劍橋大學科學家提出了一種耐輻射光伏電池設計,其特點是具有超薄的光吸收材料層,更薄的電池可減少對軌道上光伏電池的輻射損傷,從而有望提高衛(wèi)星性能。 當
    大多數(shù)太空衛(wèi)星是由光伏電池供電的,光伏電池將陽光轉化為電能。暴露在軌道上的某些類型的輻射會損壞這些設備,降低它們的性能,并限制它們的壽命。根據(jù)最新一期《應用物理雜志》,英國劍橋大學科學家提出了一種耐輻射光伏電池設計,其特點是具有超薄的光吸收材料層,更薄的電池可減少對軌道上光伏電池的輻射損傷,從而有望提高衛(wèi)星性能。

    當太陽能電池吸收光時,它們將其能量轉移到材料中帶負電荷的電子上。這些電荷載流子被釋放并產生穿過光伏的電流。太空中的輻射會使太陽能電池材料中的原子移位,縮短載流子的壽命,從而造成損害并降低效率。讓光伏變得更薄將延長它們的壽命,因為電荷載流子在壽命期限內傳輸?shù)穆窂礁獭?br />
    耐輻射電池的應用之一是研究行星和衛(wèi)星。例如,木星的衛(wèi)星木衛(wèi)二擁有太陽系中最惡劣的輻射環(huán)境之一,將太陽能航天器降落在木衛(wèi)二上將需要耐輻射設備。

    研究人員使用半導體砷化鎵建造了兩種類型的光伏設備。一種是芯片上的設計,通過將幾種物質分層堆疊而成;另一種設計涉及一個銀色的后視鏡,以增強光的吸收。

    為了模擬太空中輻射的影響,研究人員用英國道爾頓*坎布里亞核設施產生的質子轟擊了這些設備。他們使用可測量輻射傷害量的陰極發(fā)光技術來研究輻射前后光伏設備的性能,然后使用緊湊型太陽能模擬器進行了第二組測試,以確定這些設備在受到質子轟擊后將太陽光轉化為電力的情況。

    研究人員稱,超薄太陽能電池在一定閾值以上的質子輻射性能優(yōu)于之前研究過的更厚的設備。超薄的幾何結構提供了比之前觀察到的兩個數(shù)量級更好的性能。而且,這些超薄電池性能的提高是因為電荷載體的壽命足夠長,可在設備的端子之間傳輸。

    如果提供相同數(shù)額的電力,運行20年后,較厚的電池將比超薄電池所需的蓋玻片多3.5倍。因此,超薄電池節(jié)省的資源將轉化為更輕的負載和更少的發(fā)射成本。

    作者:張佳欣 來源:科技日報 責任編輯:jianping

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