众所周知的、坚固的、相对轻便的硅基太阳能电池根本不适合在太空中使用。持续暴露于质子会中断电子的流动,从而导致效率迅速下降。
在地球上,这些质子携带的能量和辐射较少,这使得它们基本上无害,对太阳能电池阵列没有问题。毕竟,磁场和我们的大气层会拦截这些质子。如果他们没有,我们可以欣赏到美丽的极光,也称为极光、北极光和南极光。
但为什么是质子呢?更准确地说,这些是氢原子核,太阳的主要成分。没有电子,它们只是质子。
目前为卫星和国际空间站供电的标准涉及铟和镓。这种太阳能电池非常坚固,但也很重、不灵活且价格昂贵。这与您希望放入新卫星运载火箭中的内容几乎相反。
密歇根大学的研究人员进行了模拟三年质子辐射暴露的实验。在这些测试中,基于碳氢化合物链的有机太阳能电池已被证明非常坚固。然而,稳健性并不是这里要考虑的唯一因素。
它们的高可靠性需要短烷基链。具有四个或更多碳原子的较长烷基链,质子及其太阳辐射敲除单个氢原子并形成带电的 H2 分子。
由于这些较长的分子效率更高,进一步的研究表明,有机太阳能电池可以进行热恢复。由于在阳光下可以达到 370 开尔文或近 100 摄氏度的要求温度,因此可以在太空中使用这项技术。话虽如此,这种方法确实需要更多的维护。
从根本上说,研究人员看到了这两种发电方法的潜力。考虑到用于通信和观测的卫星数量将继续增长,并且正在规划新的载人任务,该领域的进展可能非常有益。从长远来看,这项技术也可能进入您屋顶上的常规住宅太阳能电池板。