中國天宮空間站的太陽能電池板技術有多先進?NASA:希望合作

2022年12月08日23:17:10 科學 1053

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國際空間站

我們先來看看天宮上的三結砷化鎵太陽能電池板有多強大,是如何碾壓國際空間站的。

一、太陽能電池板——天宮與國際空間站PK

國際空間站有將近400噸,有三個實驗艙和31個科研機櫃,電力由8個112英尺(34米)長的硅太陽能電池陣列提供,光電轉化率只有23%,全部供電功率僅有90千瓦,還需要外掛散熱片,宇航員的工作和生活空間非常狹小。

而天宮空間站只有90噸,硬是塞入了16個科學實驗櫃和7個預留實驗櫃,國際空間站擁有9倍多的重量,卻只比天宮多了7個實驗櫃,這個空間利用率被天宮摔了幾條大街。

天宮空間站採用4對柔性三結砷化鎵太陽能電池板來發電,光電轉換效率超過30%,供電功率超過100千瓦。空間站太陽能電池翼為柔性翼,雙翼展開面積可達134平方米,收攏後僅有一本書的厚度,整體體積只有國際空間站那些剛性太陽翼的1/15。

這就是為什麼,天宮空間站裏面的空間顯得寬裕整齊,而國際空間站則是又小又亂。

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中國天宮空間站


中國的三結砷化鎵太陽能電池技術全球第一,美國眼饞想合作

砷化鎵是III-V族半導體材料的新型代表,禁帶寬度Eg是1.43eV,(理論計算表明,當Eg在1.2~1.6eV範圍時,轉換效率最高)與太陽光譜匹配,是非常理想的太陽能電池材料。

砷化鎵太陽能電池有單結型、雙結型和三結型,最大的光電轉換效率可以超過50%,而傳統的硅太陽能電池只有可憐的23%,在可見光範圍內,同等厚度的硅太陽能材料的吸光係數只有砷化鎵的十五分之一。

砷化鎵作為第二代半導體襯底材料的代表,是全球用途最廣泛、生產量最大的化合物半導體材料,也是繼硅(Si)材料之後最重要的微電子材料之一。砷化鎵廣泛應用於智能手機、光纖通信、衛星通訊、LED顯示與太陽能電池等領域。

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砷化鎵

中國天宮空間站採用的砷化鎵太陽能電池,是我國自主獨立研發的,達到了國際領先水平。砷化鎵是當前最熱門的基礎材料研發,是大國必爭的一個高科技領域,未來三結砷化鎵電池板必然會成為航天器的主要電源材料。

就目前,三結砷化鎵已經成為高端製造業的核心原始材料之一,全球有能力做到研發和生產的國家屈指可數。而砷化鎵電池板的生產成本也一直居高不下,1平方厘米造價超過100元人民幣,1平米造價超過100萬。

中國目前在砷化鎵太陽能電池的技術處於全球領先水平,天宮空間站的太陽能發電系統,美國NASA看了都眼饞,因此主動與中國漢能公司旗下的美國子公司AltaDevices(漢能阿爾塔)進行砷化鎵太陽能技術合作:在國際空間站上進行為期一年的漢能砷化鎵薄膜產品性能測試。如果達到性能要求,則會將漢能砷化鎵相關技術產品用在美國NASA的其他航天器上面。

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砷化鎵電池板

不得不說,中國漢能公司的砷化鎵薄膜太陽能技術還是非常厲害的,其砷化鎵技術保持雙結電池(31.6%)、單結電池(29.1%)、量產組件(25.1%)轉換率等多項全球領先水平。

小編認為漢能公司不會把先進的砷化鎵薄膜太陽能技術賣給美國NASA,但是也希望漢能要注意保護好自己的核心技術,不要讓別人悄悄把技術弄走了。另外,美國在技術保護方面,做得確實比我們好太多,如果換成是他們,這種技術絕對不會跟我們合作的。

大家別忘記了,美國主導研發的國際空間站,可是特意把我國給踢出來了。但是也正是因為這樣,才有了中國天宮空間站的誕生。國際空間站過幾年就要退役墜落了,到時候太空就只剩咱們中國的空間站了,到時候我看鷹醬要怎麼來求我們。

我國有句古話說得好——「昨天的我你愛理不理,今天的我你高攀不起!」

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