在最新一期《設(shè)備》雜志發(fā)表的研究中，德國波茨坦大學(xué)團隊報告了他們模擬月球塵埃制造出一種新型太陽能電池。這項創(chuàng)新為太空探索中的能源供應(yīng)問題提供解決方案，特別是考慮到將重型材料送入太空的挑戰(zhàn)。
當前，用于太空任務(wù)的太陽能電池效率極高，可達30%到40%，但其高昂的成本和重量限制了它們的應(yīng)用。新研究目標是通過使用月球表面松散的巖石碎片（即月球風(fēng)化層）制成的玻璃來替代地球制造的覆蓋物，從而減輕航天器的發(fā)射質(zhì)量和運輸成本。據(jù)估計，僅此一項改變就能使航天器的發(fā)射成本劇降，這極大地提升了長期月球定居的可能性。
團隊首先熔化了一種模擬月球塵埃的物質(zhì)，制成了所謂的“月玻璃”，并用它與鈣鈦礦結(jié)合制作出了太陽能電池。鈣鈦礦因其低廉的成本、易于制造以及高效的光電轉(zhuǎn)換能力而被選用。實驗結(jié)果顯示，這種新方法每輸送一克材料到太空所產(chǎn)生能量是傳統(tǒng)太陽能電池板的100倍。
此外，當受到太空級別的輻射照射時，“月玻璃”太陽能電池表現(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)地球制造的版本。標準玻璃在太空中會逐漸變黃，導(dǎo)致陽光透過率下降和效率降低，而“月玻璃”因其中的雜質(zhì)呈現(xiàn)自然棕色，能夠穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，防止進一步暗化，并增強對輻射的抵抗力。
研究還表明，制造“月玻璃”的過程相對簡單，只需集中太陽光即可達到將月球風(fēng)化層熔化成玻璃所需的高溫，無需復(fù)雜的凈化過程。通過調(diào)整“月玻璃”厚度及優(yōu)化太陽能電池成分，已實現(xiàn)了10%的轉(zhuǎn)換效率，團隊認為如果能提高“月玻璃”的透明度，效率可提升至23%。
這項研究標志著在開發(fā)可持續(xù)且經(jīng)濟有效的太空能源解決方案方面邁出了重要一步。
