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新型光电材料展望,未来有没有可能在月球制造太阳能板?

2024-12-24 210


许多航太设备上都有设置太阳能板,为太空探索电力支援之一,像是最近成功上空的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)上方便设置 2kW 的太阳能阵列,这类太阳能电池效率高但昂贵,因此有科学家想寻找“外太空可以找到且便宜”的太阳能材料。

欧洲太空总署(ESA)认为,未来太阳能技术是长时间太空任务的关键动力来源,若能永久居住在月球、火星等地方,太阳能也能提供能源──虽说这种构想可以说是遥不可及,有点像是在凌晨三点想着一些不太会发生的事情,但是寻找有用、更便宜的太阳能材料,其实也是太阳能电池相关领域一直以来的课题。

ESA 材料和工艺科学团队与爱沙尼亚塔林理工大学(TalTech)正在挖掘黄铁矿(pyrite)的潜力,是否能成为新型太阳能电池材料。

团队之所以会瞄准黄铁矿,不是因为它的效率有多高、或是成本可以压多低,而是因为我们可以在月球、火星发现黄铁矿的身影。ESA 资深制造工程师 Advenit Makaya 表示,这项研究的前提是可以在月球定居,届时月球基地需要“靠土地过活”才能永续,生产黄铁矿所需的铁和硫可以从月球表面回收。

Makaya 进一步指出,这项研究计划还包括探索月球定居跟现场资源的技术可行性,好比如何将采矿设备而非成品运输到太空等。目前 ESA 也发起相关构想募集活动,也接受 TalTech 提出的黄铁矿太阳能电池建议。

TalTech 科学家 Taavi Raadik 解释团队目标,主要是开发黄铁矿微晶生长(microcrystal growth)技术,并将它们用于单晶层太阳能电池,让每颗微小晶体都可以做为一颗太阳能电池。聚沙成塔,微型太阳能电池(miniscule solar cell )虽然单颗太阳能电池发电量较小,但若组装成一般尺寸的太阳能模组,能大大提高发电表现。

不过目前看来黄铁矿太阳能电池的转换效率还有许多进步空间,而且在其他领域好像也没有可用之处,但团队认为,月球基地基本上没有太阳能建置空间限制,也可以装置在月球南极等永久受到日光照射的地区。

Makaya 指出,团队也将继续寻找太空任务中任何可利用的资源。这研究只是 ESA 一直以来在月球、或是更远星球的在地(in-situ)资源利用一部分。

  • A solar cell you could make on the moon

(首图来源:pixabay)

2021-12-30 02:54:00

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