太陽翼曬變形了？柔性砷化鎵太陽能電池太先進，國際空間站跟著學

作者：由空天一體發表于數碼日期：2021-09-11

9月9日，我國航天員在太空中用華為P40手機拍攝的第二組照片公開了，相比之前第一批照片中璀璨的星空，這次更多表現的是從太空看地球的細節，彩色的湖泊、山巒、雲層，都非常清晰。不過，也有細心的網友發現，咱們的“天和”核心艙的太陽翼，似乎有些變形，邊緣鼓起來了。

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太陽能電池板邊緣有些變形？

從照片上看，的確如此。其實前段時間公開的第一組照片中，湯洪波透過睡眠艙的舷窗拍到的空間站太陽翼，也有類似的情況，那麼這到底是咋回事呢？

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之前的第一批照片也能看到一點邊緣鼓起

大家對太空的想象，可能是寒冷而空曠的。的確，在近地軌道沒有太陽的地方，最低溫度能夠達到零下157度，，甚至是零下270攝氏度，但是在陽光能照到的地方，最高溫度可以達到121攝氏度，這麼大的溫差，對太陽翼製造材料的要求很高。

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太空中的溫差很大的

不過，更關鍵的原因是咱們的太陽翼其實是軟的，上面安裝的是薄膜電池，它的專業術語叫柔性砷化鎵太陽能電池，不但能夠減輕體積、控制重量，而且還可以將光電轉換效率從傳統矽電池的14%，提高到約30%，散熱還低，所以我們僅透過天和、問天、夢天三艙的太陽帆板，就能獲得相當於

國際空間站

80%的電能，而且還省去了巨大的散熱板。

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我們的太陽能電池板很先進

那麼為什麼柔性砷化鎵太陽能電池具有這麼大的優勢呢？據理論計算，當禁頻寬度Eg在 1。2到1。6eV範圍時，光電的轉換效率最高，砷化鎵的Eg是1。43eV，與太陽光譜匹配，是理想的太陽能電池材料，而矽的Eg只有1。12eV。另外，砷化鎵材料的光吸收係數，也遠高於矽材料，砷化鎵太陽能電池只需5到10mm的厚度，就能吸收95%的太陽光，而矽太陽能電池要達到同樣的吸收率，厚度需要大於150mm，正因為因此，砷化鎵太陽能電池能製成薄膜結構，大幅控制重量。

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砷化鎵比矽的優勢大很多

不僅如此，砷化鎵太陽能電池還有單結型、雙結型和三結型，其中三結砷化鎵太陽能電池光電轉換效率可以達到50%以上，遠遠高於矽太陽能電池的最高理論效率 23%。當然，在太空中，是不可能達到50%以上的理論值的，目前我國的柔性砷化鎵太陽能電池30%的轉換率，差不多就是最高的了。

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我們的太陽翼轉換效率差不多是最高的

有意思的是，就在我們的“天和”空間站開始執行後不久，國際空間站也換上了柔性砷化鎵太陽能電池。6月4日，貨運“龍”飛船CRS-22透過開放式貨艙，搭載了兩塊柔性砷化鎵太陽能電池，隨後在6月16日和21日，兩名航天員透過兩次太空行走，將它們展開並連線在國際空間站的供電系統裡。然而，國際空間站的柔性砷化鎵太陽能電池是測試性的，只使用一年，而我國的柔性砷化鎵太陽能電池可以使用10到15年。