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將光伏電池做薄 讓衛星更持久
2022年11月10日 15:45:36
來源：化工儀器網 作者：小王 點擊量：5775
航天工程是人類向宇宙出發的偉大壯舉，同時也影響一個國家在政治、軍事、經濟和科技等方面的發展，因此在大部分國家都被視為意義深遠的重大工程。而在航天工程的眾多項目中，人造衛星又是一個十分特殊的存在。
【化工儀器網 行業百態】航天工程是人類向宇宙出發的偉大壯舉，同時也影響一個國家在政治、軍事、經濟和科技等方面的發展，因此在大部分國家都被視為意義深遠的重大工程。而在航天工程的眾多項目中，人造衛星又是一個十分特殊的存在。
人造衛星是由人類通過科學技術建造，借助火箭等太空飛行載具發射到太空中的裝置。這種裝置基本是按照天體力學規律運動的，不過實際運行過程中要考慮的情況非常多，例如太陽輻射、太陽阻力、大氣阻力、其他星系的引力等等，因此設計和建造過程十分復雜，需要解決的問題也非常多。其中，能源問題就是目前人造衛星的重大難題之一。
人造衛星的設置往往具備一定的功能性，因此一般可以分為科學衛星，技術試驗衛星和應用衛星三大類，這些衛星上面都會配備用于探測、研究、通信的儀器，以及用來避免外界干擾的保護設施。這也就使得衛星在運作過程中，需要去解決這些設備的供能需求。好在光伏技術的出現，成功地解決這個問題。
目前，大多數的太空人造衛星，都是依靠光伏電池供電的，并且相較于近地環境，宇宙中的光照環境更好。但這是不是光伏電池在宇宙中就能更好地工作呢？答案是否定的。事實上，宇宙環境對光伏電池的損傷直接影響了人造衛星的壽命。
盡管充足的光照能夠給予光伏面板更好的發電環境，并且宇宙的溫度環境也能有效地避免高溫對面板的損傷，但是宇宙中卻有另一個因素影響了光伏電池——輻射。由于沒有大氣層的保護，某些類型的輻射會直接損壞暴露在軌道上的光伏設備，降低它們性能并削減其壽命。
具體原因描述起來比較復雜。簡單地說，當光伏電池吸收光的時候，能量會轉移到光伏材料中帶負電荷的電子上。并在電荷載流子釋放的過程中產生穿過光伏的電流。而宇宙中的一些輻射則會引起原子移位，限制了載流子的壽命，并使得光伏電池受到損傷，長期使用便會出現效率越來越低的情況。
那么有沒有什么方法可以避免或者減輕這種來自輻射的負面影響呢？其實思路很簡單，只要讓光伏電池變薄就可以了。光伏電池變薄后，電荷載流子的傳輸路程就變短，原子移位帶來的影響也就變小，光伏電池的壽命也就自然被延長了。
但事實上，想要把光伏電池做薄卻并非一件易事，背后涉及到一個發電效率的難題。而就在最近，英國劍橋大學科學家提出了一種耐輻射光伏電池設計方案。這種光伏電池特點便是具有超薄的光吸收材料層，能夠更好地應對輻射損傷，提高衛星性能。
據悉，這種電池涉及到兩部分設計，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。并且由于長時間運行超薄電池蓋玻片的需求也變得更少，因此在其他資源例如載重成本上，也能體現出明顯的優勢。
（參考資料來源：科技日報）
（參考資料來源：科技日報）
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