美国将开启钙钛矿电池太空试验

作者: | 发布日期: 2021 年 09 月 17 日 10:11 | 分类: 产业资讯

为了降低用于太空发电的专业光伏组件成本,例如火星车和太空探测器中使用的光伏组件,美国国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员将把钙钛矿太阳电池送入太空,评估这些电池在太空中的潜在用途以及所用材料的耐久性。

制成后,这些电池将被运往为材料国际空间站实验平台(MISSE)准备样品的Alphaspace公司并安排搭乘SpaceX航班发射到国际空间站。

其中8个样品计划在8月发射,另一组25个样品将在2022年春季发射。作为MISSE计划的一部分,这些样本将被固定在轨道平台外部, 预计这些钙钛矿太阳能电池和材料将在国际空间站中度过六个月的时间。

作为一个轨道研究实验室和观测站,国际空间站在包括天文学、物理学和材料科学在内的各个领域进行科学实验。

克利夫兰美国宇航局Glenn研究中心光电组电子工程师Timothy Peshek表示:"我们没有通过在地面真空室中模拟空间环境来欺骗自己,而是以这样一种方式来证明这种新兴技术。” "这是在真实环境中的操作。"

地球上的太阳能电力往往是由硅组件生产的。其他光伏技术,例如太空中使用的技术,依赖的是周期表中III列(硼、铝、镓和铟)和V列(氮、磷、砷和锑)材料。科学家们已经进行了试验,通过在硅层上堆叠III-V电池来提高被捕获的太阳光转化为电力的效率。在典型的陆地太阳光谱下测量时,硅太阳能电池的最高效率约为26%。地球上的太阳光谱与太空中的太阳光谱是不同的。

NREL高级科学家、项目共同顾问、钙钛矿技术专家Joseph Luther表示,"在辐射测试设施中进行的地球实验表明,钙钛矿太阳能电池对辐射的耐受性令人惊讶,它们很薄,这非常有用。大部分的辐射会直接穿过它们。

相对于钙钛矿,硅要厚上几百倍。由于产能高,硅也非常便宜。对地面光伏应用来说,硅是非常不错的选择。但在太空中,它太厚了,辐射冲击到表面时会被吸收,这损害了电池,带来了问题。”

"我们对匹配III-V太阳能电池的效率非常感兴趣,但要在极其轻巧的电池设计中才能做到这一点。“"钙钛矿可以沉积在塑料或金属箔之类的材料上,这些相对来说比较轻。"

美国宇航局正在推进的一项任务是降低将有效载荷送入轨道的价格,轻质钙钛矿太阳能电池符合这一任务的要求。

太阳能电池的效率在离开NREL之前就已经测量过了,在返回时会再次测量。会对飞行前后的电池和电池组成材料的特征进行分析。根据研究人员的说法,钙钛矿电池和材料在旅行中的状况性能会即刻显现。

美国宇航局Glenn研究中心的研究工程师Lyndsey McMillon-Brown表示:"钙钛矿太阳能电池需要的是黑色相。这种薄膜是漆黑的。当它们发生衰减时,会变成一种黄黄的芥末色。所以,我们希望返回时看到的是黑色薄膜。"

从钙钛矿太空之旅中获得的经验有助于用于地面的技术。McMillon-Brown表示, "我们在太空中面临的是一些非常极端的事件。比如极端的温度循环,极端的紫外线照射。在地球上时,仍然会有紫外线照射,仍然会有温度循环。"

"它只是没有那么迅速和频繁而已。我们的经验教训和发现会发挥作用,让钙钛矿更有市场,在地球上获得更高的商业市场份额,我们一直都是这么认为的。"

最近,来自Milano-Bicocca大学、罗马Tor Vergata大学和麻省理工学院的科学家们制造了一个热耦合电分离混合热电光伏系统,据称这种系统可以回收光伏装置的废热并产生额外电力。

去年,美国宇航局曾将以色列Ben-Gurion大学开发的太阳能发电机送往国际空间站。

来源:PV-Tech

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