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科學(xué)家用月球塵埃模擬物制成太陽能電池,為太空能源供應(yīng)提供方案

來源:騰訊新聞

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所屬頻道:新聞中心

關(guān)鍵詞:太陽能電池 太空能源

    一項發(fā)表在《Device》雜志上的研究顯示,德國波茨坦大學(xué)的研究團隊成功利用模擬月球塵埃制造出了太陽能電池,這一成果為太空探索中可靠能源供應(yīng)的難題提供了一種潛在的解決方案。



    據(jù)了解,目前用于太空的太陽能電池雖然效率高達 30% 至 40%,但其成本高昂且相對較重,因為它們使用玻璃或厚箔作為覆蓋材料。將這些電池從地球運往太空,不僅運輸成本巨大,還會增加航天器的發(fā)射重量。對此,研究團隊負責(zé)人費利克斯?朗表示:“將這些電池運往太空是很難讓人接受的。”


    為了解決這一問題,朗的團隊開始研究利用月球上現(xiàn)有的材料。他們計劃用月球塵埃制成的玻璃(即月球玻璃)來替代地球制造的玻璃。這一改變有望使航天器的發(fā)射質(zhì)量減少 99.4%,運輸成本降低 99%,從而使長期月球基地的建設(shè)更加可行


    為了驗證這一想法,研究人員將一種模擬月球塵埃的物質(zhì)熔化成月球玻璃,并用它來制造新型太陽能電池。他們將月球玻璃與鈣鈦礦(一種成本更低、制造更簡單且能高效將陽光轉(zhuǎn)化為電能的晶體類別)結(jié)合,制造出了這種新型太陽能電池。對于發(fā)送到太空的每克材料,新面板產(chǎn)生的能量是傳統(tǒng)太陽能電池板的 100 倍



    朗指出:“如果你能將重量減少 99%,就不需要超高效的 30% 太陽能電池了,你可以在月球上制造更多的電池。此外,我們的電池對輻射更穩(wěn)定,而其他電池會隨著時間的推移而退化。”


    當(dāng)研究團隊用太空級別的輻射照射太陽能電池時,月球玻璃版本的電池表現(xiàn)優(yōu)于地球制造的電池。普通玻璃在太空中會逐漸變黃,阻擋陽光并降低效率。而月球玻璃由于月球塵埃中的雜質(zhì)具有天然的棕色,這使得玻璃穩(wěn)定,防止其進一步變暗,并使電池更耐輻射。


    研究團隊發(fā)現(xiàn),制造月球玻璃的過程出人意料地簡單。不需要復(fù)雜的純化過程,僅依靠集中陽光就能提供將月球塵埃熔化成玻璃所需的極端溫度。通過調(diào)整月球玻璃的厚度和太陽能電池的成分,團隊成功實現(xiàn)了 10% 的效率。他們相信,如果使用更透明的月球玻璃以讓更多的光線進入,效率有望達到 23%。


    然而,月球環(huán)境也帶來了地球上不存在的挑戰(zhàn)。低重力可能會改變月球玻璃的形成方式。目前用于處理鈣鈦礦的溶劑在月球的真空環(huán)境中無法使用,極端的溫度變化也可能威脅到材料的穩(wěn)定性。為了驗證月球塵埃太陽能電池的可行性,研究團隊希望將一個小型實驗送往月球,在真實的月球條件下進行測試。


    朗表示:“從提取水作為燃料到用月球磚建造房屋,科學(xué)家們一直在尋找利用月球塵埃的方法。現(xiàn)在,我們又可以將其轉(zhuǎn)化為太陽能電池,這或許能夠為未來月球城市提供所需的能源。”

    (審核編輯: 光光)

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