月球塵埃模擬物制成太陽(yáng)能電池創(chuàng)新太空能源解決方案

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2025-04-07 09:52:20 金臺(tái)資訊

德國(guó)波茨坦大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在《設(shè)備》雜志上發(fā)表了一項(xiàng)研究，他們利用模擬月球塵埃制造出一種新型太陽(yáng)能電池。這項(xiàng)創(chuàng)新為太空探索中的能源供應(yīng)問(wèn)題提供了新的解決方案，尤其是考慮到將重型材料送入太空的挑戰(zhàn)。

目前，用于太空任務(wù)的太陽(yáng)能電池效率極高，可達(dá)30%到40%，但其高昂的成本和重量限制了它們的應(yīng)用。新研究的目標(biāo)是通過(guò)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(lái)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(yùn)輸成本。據(jù)估計(jì)，這一改變能使航天器的發(fā)射成本大幅降低，提升了長(zhǎng)期月球定居的可能性。

研究人員首先熔化了一種模擬月球塵埃的物質(zhì)，制成了“月玻璃”，并用它與鈣鈦礦結(jié)合制作出了太陽(yáng)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(shí)驗(yàn)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(yáng)能電池板的100倍。

當(dāng)受到太空級(jí)別的輻射照射時(shí)，“月玻璃”太陽(yáng)能電池表現(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)地球制造的版本。標(biāo)準(zhǔn)玻璃在太空中會(huì)逐漸變黃，導(dǎo)致陽(yáng)光透過(guò)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(jìn)一步暗化，并增強(qiáng)對(duì)輻射的抵抗力。

研究表明，制造“月玻璃”的過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，只需集中太陽(yáng)光即可達(dá)到將月球風(fēng)化層熔化成玻璃所需的高溫，無(wú)需復(fù)雜的凈化過(guò)程。通過(guò)調(diào)整“月玻璃”厚度及優(yōu)化太陽(yáng)能電池成分，已實(shí)現(xiàn)了10%的轉(zhuǎn)換效率。如果能提高“月玻璃”的透明度，效率可提升至23%。

這項(xiàng)研究標(biāo)志著在開發(fā)可持續(xù)且經(jīng)濟(jì)有效的太空能源解決方案方面邁出了重要一步。相比將太陽(yáng)能電池從地球運(yùn)送到遙遠(yuǎn)的月球，直接利用月球塵埃制造太陽(yáng)能電池可以顯著降低成本。設(shè)想一下，人類可以在月球上采集塵埃、巖石等物質(zhì)，提純出太陽(yáng)能電池所需的原材料。然后利用3D打印技術(shù)批量生產(chǎn)太陽(yáng)能電池，為宇航員和月球探測(cè)設(shè)備提供長(zhǎng)期能源和動(dòng)力。未來(lái)，這樣的太陽(yáng)能電池也可以成為太空電力的重要來(lái)源，保障月球基地正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

(責(zé)任編輯：于浩淙 zx0176)

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