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【国际空间站|中国航天员第二批太空摄影照片公开,空间站太阳翼被晒变形了?】
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太阳能电池板边缘有些变形?
从照片上看 , 的确如此 。 其实前段时间公开的第一组照片中 , 汤洪波透过睡眠舱的舷窗拍到的空间站太阳翼 , 也有类似的情况 , 那么这到底是咋回事呢?
之前的第一批照片也能看到一点边缘鼓起
大家对太空的想象 , 可能是寒冷而空旷的 。 的确 , 在近地轨道没有太阳的地方 , 最低温度能够达到零下157度 ,, 甚至是零下270摄氏度 , 但是在阳光能照到的地方 , 最高温度可以达到121摄氏度 , 这么大的温差 , 对太阳翼制造材料的要求很高 。
太空中的温差很大的
不过 , 更关键的原因是咱们的太阳翼其实是软的 , 上面安装的是薄膜电池 , 它的专业术语叫柔性砷化镓太阳能电池 , 不但能够减轻体积、控制重量 , 而且还可以将光电转换效率从传统硅电池的14% , 提高到约30% , 散热还低 , 所以我们仅通过天和、问天、梦天三舱的太阳帆板 , 就能获得相当于国际空间站80%的电能 , 而且还省去了巨大的散热板 。
我们的太阳能电池板很先进
那么为什么柔性砷化镓太阳能电池具有这么大的优势呢?据理论计算 , 当禁带宽度Eg在 1.2到1.6eV范围时 , 光电的转换效率最高 , 砷化镓的Eg是1.43eV , 与太阳光谱匹配 , 是理想的太阳能电池材料 , 而硅的Eg只有1.12eV 。 另外 , 砷化镓材料的光吸收系数 , 也远高于硅材料 , 砷化镓太阳能电池只需5到10mm的厚度 , 就能吸收95%的太阳光 , 而硅太阳能电池要达到同样的吸收率 , 厚度需要大于150mm , 正因为因此 , 砷化镓太阳能电池能制成薄膜结构 , 大幅控制重量 。
砷化镓比硅的优势大很多
不仅如此 , 砷化镓太阳能电池还有单结型、双结型和三结型 , 其中三结砷化镓太阳能电池光电转换效率可以达到50%以上 , 远远高于硅太阳能电池的最高理论效率 23% 。 当然 , 在太空中 , 是不可能达到50%以上的理论值的 , 目前我国的柔性砷化镓太阳能电池30%的转换率 , 差不多就是最高的了 。
我们的太阳翼转换效率差不多是最高的
有意思的是 , 就在我们的“天和”空间站开始运行后不久 , 国际空间站也换上了柔性砷化镓太阳能电池 。 6月4日 , 货运“龙”飞船CRS-22通过开放式货舱 , 搭载了两块柔性砷化镓太阳能电池 , 随后在6月16日和21日 , 两名航天员通过两次太空行走 , 将它们展开并连接在国际空间站的供电系统里 。 然而 , 国际空间站的柔性砷化镓太阳能电池是测试性的 , 只使用一年 , 而我国的柔性砷化镓太阳能电池可以使用10到15年 。
龙飞船给国际空间站送去的柔性砷化镓太阳能电池
有消息说 , 美国其实是通过与我国和汉能旗下美国子公司汉能阿尔塔进行合作 , 才获得砷化镓薄膜太阳能技术的 。 航天是造福全人类的事业 , 这种学习本无可厚非 , 但就是不知道美国此举是否违反其本国制定的“沃尔夫条款” , 毕竟从严格意义上来说 , 美国航天人和中国航天人说一句话 , 都是违法的 。
美国人自己又违反了“沃尔夫条款”
最后 , 必须要说的是太阳翼边缘鼓起 , 变形 , 其实本就是设计范围内允许的事情 。 别说这点小变形了 , 就是在200摄氏度的高温下 , 柔性砷化镓太阳能电池还有10%的光电转换率 , 而此时传统的硅太阳能电池几乎已经失效 。
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