俄克拉荷馬大學(xué)的研究人員與國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室、北德克薩斯大學(xué)、美國(guó)宇航局格倫研究中心以及空間電力界的幾位合作者最近在《焦耳》雜志上發(fā)表了一篇論文，描述了測(cè)試鈣鈦礦太陽(yáng)能電池用于太空的最佳條件。

鈣鈦礦是一種用于太陽(yáng)能電池的材料，太陽(yáng)能電池是將光轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)備。俄克拉荷馬大學(xué)物理學(xué)家、論文合著者伊恩·塞勒斯表示，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池正在光伏社區(qū)中引起興奮，因?yàn)樗鼈兊男阅苎杆偬岣�，�?duì)輻射的耐受性很高，這表明它們可用于為空間衛(wèi)星和航天器提供電力。

賣家，也是Ted S。荷馬大學(xué)韋伯總統(tǒng)教授。道奇家庭藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院道奇物理和天文學(xué)系和俄克拉荷馬州光伏研究所副所長(zhǎng)指導(dǎo)了該領(lǐng)域的多名研究生和一名博士后研究員。塞勒實(shí)驗(yàn)室的前博士后研究員布蘭登·杜蘭特現(xiàn)在是居住在美國(guó)的國(guó)家研究委員會(huì)研究員。海軍研究實(shí)驗(yàn)室，是該論文的共同作者之一。

Sellers說，鈣鈦礦對(duì)光伏社區(qū)的許多人來說都令人興奮，因?yàn)檫@種新的太陽(yáng)能電池材料可以達(dá)到高效率，并且速度更快，而且相對(duì)簡(jiǎn)單�！暗�這些材料在穩(wěn)定性和產(chǎn)量方面也存在重大問題，特別是在大氣條件下——水分、氧氣會(huì)降解這種材料，所以有趣的是，盡管存在這些陸地不穩(wěn)定問題，但這個(gè)系統(tǒng)似乎輻射堅(jiān)硬，適合太空�！�

國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室化學(xué)材料和納米科學(xué)團(tuán)隊(duì)的高級(jí)科學(xué)家約瑟夫·路德說，研究人員使用“輻射硬”一詞來描述物體或設(shè)備在空間環(huán)境中會(huì)受到多大破壞。這很有趣，特別是鈣鈦礦材料，因?yàn)橐阎�半�?dǎo)體是柔軟的，但輻射硬度只是意味著它們可以承受輻射引起的缺陷，而不會(huì)在性能上迅速下降。

來自O(shè)U、NREL和北德克薩斯大學(xué)的團(tuán)隊(duì)著手解決的問題是，太陽(yáng)能電池的標(biāo)準(zhǔn)空間測(cè)試對(duì)鈣鈦礦的適用程度。

Sellers說，我們發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦是輻射硬的，但不是出于許多人認(rèn)為的原因。“我們發(fā)現(xiàn)，整個(gè)社區(qū)沒有正確測(cè)試它們。鈣鈦礦是薄膜，它們也非常柔軟，因此，如果您使用為傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池開發(fā)的空間協(xié)議，高能粒子的相互作用可以忽略不計(jì)，這意味著鈣鈦礦看起來很難輻射，因?yàn)槲覀冋J(rèn)為它們沒有經(jīng)過適當(dāng)?shù)臏y(cè)試�！�

為了開發(fā)一種測(cè)試鈣鈦礦的新方法，杜蘭特與德克薩斯州登頓UNT物理系副教授Bibhudutta Rout合作，測(cè)量太陽(yáng)能電池在不同條件下的輻射硬度或輻射照射。

Sellers說，我們開始通過控制性地停止太陽(yáng)能電池不同部位的這些顆粒來進(jìn)行這些非常有針對(duì)性的輻射依賴性測(cè)試�！耙虼耍�我們沒有使用非常高能的粒子，而是使用低能粒子，特別是質(zhì)子，因?yàn)檫@些粒子對(duì)鈣鈦礦更有害，在太空中非常普遍，以低能轟炸太空中的太陽(yáng)能電池和其他材料。當(dāng)我們這樣做時(shí)，我們確認(rèn)鈣鈦礦確實(shí)非常輻射硬，因?yàn)樗鼈兒苋彳�，密度不是很高，所以�?dāng)它們受損時(shí)，它們會(huì)很快愈合。”

賣家將效果比作一桶水。水開始時(shí)靜止不動(dòng)。你可以潑水來制造混亂，但一旦濺水停止，它就會(huì)回到寂靜。

他說，這些鈣鈦礦非常接近于液體，所以當(dāng)它們受損時(shí)，它們會(huì)自我愈合。鈣鈦礦就像一桶水一樣，會(huì)在太空中紊亂和損壞，但也會(huì)很快沉淀或愈合并恢復(fù)正常。我們所做的是創(chuàng)建一個(gè)協(xié)議，一套鈣鈦礦電池在進(jìn)入太空之前必須對(duì)其進(jìn)行測(cè)試的條件，以便國(guó)際社會(huì)以正確和相同的方式測(cè)試這些材料�！�

這項(xiàng)研究的應(yīng)用開辟了一系列可能性。一個(gè)感興趣的研究領(lǐng)域包括調(diào)查鈣鈦礦在月球永久裝置中的使用，特別是輕質(zhì)柔性鈣鈦礦是否可以折疊并成功部署到太空中，甚至可以在月球上制造。

同樣，未來的研究可以探索鈣鈦礦太陽(yáng)能電池在發(fā)射環(huán)境強(qiáng)烈的木星等行星或高輻射水平的極地軌道衛(wèi)星任務(wù)中的應(yīng)用。

美國(guó)宇航局格倫研究工程師兼合著者Lyndsey McMillon-Brown說，新材料的空間資格是由任務(wù)要求驅(qū)動(dòng)的。這項(xiàng)工作非常重要，因?yàn)槲覀冋�在研究鈣鈦礦對(duì)輻射的反應(yīng)，這與美國(guó)宇航局最感興趣的應(yīng)用最相關(guān)。

Sellers說，通過團(tuán)結(jié)起來，定義聯(lián)邦和商業(yè)空間界就這些協(xié)議的測(cè)試方式達(dá)成一致，是向前邁出的重要一步，正在開拓如何在太空中部署鈣鈦礦。

作者：大東童鞋 來源：新浪網(wǎng) 責(zé)任編輯：jianping