动力保障德国卫星火箭搭载钙钛矿及太阳能电池

2020-09-08 14:50

导读:由慕尼黑技术大学领导的科学家们将各种钙钛矿和有机太阳能电池装入火箭,并将其送入距火星表面240公里的轨道。他们的结果表明,这类技术在为卫星甚至深空任务提供动力方面具有强大的潜力。

卫星、高空飞行的无人机,甚至更远距离的航天器,在远离其他能源来源的地方,通常都依赖太阳能电池板提供电力。如今,宇宙飞船工程师通常会选择砷化镓或III-V电池技术,太空旅行等小众应用领域是少数几个高效率、高成本技术可行的领域之一。

在科学家们努力降低电池成本的同时,其他薄膜光伏技术,尤其是钙钛矿,近年来取得了令人瞩目的进展。

慕尼黑工业大学(TUM)功能材料教授彼得·穆勒-布施鲍姆(Peter Muller-Buschbaum)说:“目前最好的钙钛矿太阳能电池的效率达到25%。这些薄太阳能电池,不到一微米厚,应用在超薄、柔韧的合成板上,非常轻。因此它们每克可以产生近30瓦的电量。”

在与德国航空航天中心(DLR)的合作中,TUM的科学家们将四种不同类型的薄膜太阳能组件连接到一枚火箭上,并将其发射到地球大气层之外。这些模块是在瑞典基卢纳的欧洲空间和探空火箭发射场发射的“马普斯8号”计划的一部分,并进行了6分钟的往返飞行,从239公里的高度返回地球。

“我们的马普斯计划允许我们在零重力环境下快速实施实验,提供令人兴奋的研究发现,”安德里亚斯·迈耶说,他是DLR太空物理项目的负责人。“这一次进展特别快:从最初的想法到作为马普斯8号计划一部分的太阳能电池的首次飞行,我们用了不到一年的时间。”

火箭装备了两个不同配置的卤化铅钙钛矿组件和两个非富勒烯有机体异质结太阳能电池。在整个飞行过程中,使用专用数据采集系统测量电池的电流-电压特性。实验的全部细节可以在最近发表在《焦耳》上的论文《火箭飞行中的钙钛矿和有机太阳能电池》中找到。

这一结果证实了早先的研究结果,即地球大气层外的水分和氧气的缺乏实际上对钙钛矿电池有益,而且钙钛矿电池在没有任何重大变化的情况下更适合在太空中运行。该小组指出,在稳定性和寿命方面有巨大的改进潜力,而证明该细胞在太空长期运行的能力将是研究的下一步。

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