為了降低用于太空發(fā)電的專業(yè)光伏組件成本，例如火星車和太空探測器中使用的光伏組件，美國國家可再生能源實驗室(NREL)的研究人員將把鈣鈦礦太陽電池送入太空，評估這些電池在太空中的潛在用途以及所用材料的耐久性。

制成后，這些電池將被運往為材料國際空間站實驗平臺(MISSE)準(zhǔn)備樣品的Alphaspace公司并安排搭乘SpaceX航班發(fā)射到國際空間站。

其中8個樣品計劃在8月發(fā)射，另一組25個樣品將在2022年春季發(fā)射。作為MISSE計劃的一部分，這些樣本將被固定在軌道平臺外部， 預(yù)計這些鈣鈦礦太陽能電池和材料將在國際空間站中度過六個月的時間。

作為一個軌道研究實驗室和觀測站，國際空間站在包括天文學(xué)、物理學(xué)和材料科學(xué)在內(nèi)的各個領(lǐng)域進行科學(xué)實驗。

克利夫蘭美國宇航局Glenn研究中心光電組電子工程師Timothy Peshek表示："我們沒有通過在地面真空室中模擬空間環(huán)境來欺騙自己，而是以這樣一種方式來證明這種新興技術(shù)?！?"這是在真實環(huán)境中的操作。"

地球上的太陽能電力往往是由硅組件生產(chǎn)的。其他光伏技術(shù)，例如太空中使用的技術(shù)，依賴的是周期表中III列(硼、鋁、鎵和銦)和V列(氮、磷、砷和銻)材料?？茖W(xué)家們已經(jīng)進行了試驗，通過在硅層上堆疊III-V電池來提高被捕獲的太陽光轉(zhuǎn)化為電力的效率。在典型的陸地太陽光譜下測量時，硅太陽能電池的最高效率約為26%。地球上的太陽光譜與太空中的太陽光譜是不同的。

NREL高級科學(xué)家、項目共同顧問、鈣鈦礦技術(shù)專家Joseph Luther表示，"在輻射測試設(shè)施中進行的地球?qū)嶒灡砻?，鈣鈦礦太陽能電池對輻射的耐受性令人驚訝，它們很薄，這非常有用。大部分的輻射會直接穿過它們。

相對于鈣鈦礦，硅要厚上幾百倍。由于產(chǎn)能高，硅也非常便宜。對地面光伏應(yīng)用來說，硅是非常不錯的選擇。但在太空中，它太厚了，輻射沖擊到表面時會被吸收，這損害了電池，帶來了問題?！?/p>

"我們對匹配III-V太陽能電池的效率非常感興趣，但要在極其輕巧的電池設(shè)計中才能做到這一點?！?鈣鈦礦可以沉積在塑料或金屬箔之類的材料上，這些相對來說比較輕。"

美國宇航局正在推進的一項任務(wù)是降低將有效載荷送入軌道的價格，輕質(zhì)鈣鈦礦太陽能電池符合這一任務(wù)的要求。

太陽能電池的效率在離開NREL之前就已經(jīng)測量過了，在返回時會再次測量。會對飛行前后的電池和電池組成材料的特征進行分析。根據(jù)研究人員的說法，鈣鈦礦電池和材料在旅行中的狀況性能會即刻顯現(xiàn)。

美國宇航局Glenn研究中心的研究工程師Lyndsey McMillon-Brown表示："鈣鈦礦太陽能電池需要的是黑色相。這種薄膜是漆黑的。當(dāng)它們發(fā)生衰減時，會變成一種黃黃的芥末色。所以，我們希望返回時看到的是黑色薄膜。"

從鈣鈦礦太空之旅中獲得的經(jīng)驗有助于用于地面的技術(shù)。McMillon-Brown表示， "我們在太空中面臨的是一些非常極端的事件。比如極端的溫度循環(huán)，極端的紫外線照射。在地球上時，仍然會有紫外線照射，仍然會有溫度循環(huán)。"

"它只是沒有那么迅速和頻繁而已。我們的經(jīng)驗教訓(xùn)和發(fā)現(xiàn)會發(fā)揮作用，讓鈣鈦礦更有市場，在地球上獲得更高的商業(yè)市場份額，我們一直都是這么認(rèn)為的。"

最近，來自Milano-Bicocca大學(xué)、羅馬Tor Vergata大學(xué)和麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們制造了一個熱耦合電分離混合熱電光伏系統(tǒng)，據(jù)稱這種系統(tǒng)可以回收光伏裝置的廢熱并產(chǎn)生額外電力。

去年，美國宇航局曾將以色列Ben-Gurion大學(xué)開發(fā)的太陽能發(fā)電機送往國際空間站。

來源：PV-Tech