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【重磅】天宮二號成功升空 光伏帆板展開!

9月15日(農歷丙申年中秋節)22時04分09秒,我國長征二號FT2火箭搭載天宮二號正式點火發射!浩瀚星辰的征途已經開啟!太空,中國天宮二號來了!

將于2020年實現的中國國際空間站假想圖,供電系統來著光伏系統

今夜,隨著天空二號成功發射,光伏發電系統再次成為大家關系的話題之一。一方面,太陽能光伏系統在我國開始開規模建設,另一方面民用分布式市場在我國也取得了一定的市場份額。由于成本快速下降和國家大力支持光伏發展,現在光伏已不是遙不可及的“航天科技”,在我國絕大多數地區,光伏的發電成本已經達到0.8元每度以下,剛剛山西光伏項目投標價格已低至0.61元每度,并且光伏發電沒有后續的碳排放和污染,是非常環保的清潔電力。

與現在主力的光伏系統技術不同,縱觀全球空間站使用太陽能光伏發電系統大多由砷化鎵太陽能技術制成,系統轉化效率可達30%以上。而目前市場上的具有商業應用的晶體硅光伏系統效率一般為14.5%至21%左右。非晶硅薄膜系統在7%至10%左右。

昨日下午,中國載人航天工程辦公室副主任武平在酒泉衛星發射中心舉行的天宮二號空間實驗室飛行任務新聞發布會上透露:“天宮二號主要目的是接受神舟十一號載人飛船的訪問,完成航天員中期駐留,考核面向長期飛行的乘員生活、健康和工作保障等相關技術;接受天舟一號貨運飛船的訪問,考核驗證推進劑在軌補加技術;開展航天醫學、空間科學實驗和空間應用技術,以及在軌維修和空間站技術驗證等試驗”。

天宮二號兩側均為太陽能光伏系統

據悉,天宮二號是我國第一個真正意義上的太空實驗室,采用實驗艙和資源艙兩艙構型,全長10.4米,最大直徑3.35米,太陽翼(光伏系統)展寬約18.4米。天空二號重8.6噸,設計在軌壽命2年,在天宮一號目標飛行器備份產品的基礎上,為滿足推進劑補加驗證試驗需要,對推進分系統進行了適應性改造;為滿足中期駐留需要,對載人宜居環境進行了重大改善,具備支持2名航天員在軌工作、生活30天的能力。

天宮二號升空進入預定軌道光伏系統帆板展開


據資料介紹,砷化鎵太陽能GaAs太陽電池的發展是從上世紀50年代開始的,至今已有已有50多年的歷史。1954年世界上首次發現GaAs材料具有光伏效應。在1956年,LoferskiJ.J.和他的團隊探討了制造太陽電池的最佳材料的物性,他們指出Eg在1.2~1.6eV范圍內的材料具有最高的轉換效率,GaAs單結太陽電池的效率可達27%。

國際空間站上的太陽能光伏系統

20世紀60年代,Gobat等研制了第1個摻鋅GaAs太陽電池,不過轉化率不高,僅為9%~10%,遠低于27%的理論值。20世紀70年代,IBM公司和前蘇聯Ioffe技術物理所等為代表的研究單位,采用LPE技術引入GaAlAs異質窗口層,降低了GaAs表面的復合速率,使GaAs太陽電池的效率達16%。不久,美國的HRL(HughesResearchLab)及Spectrolab通過改進了LPE技術使得電池的平均效率達到18%,并實現了批量生產,開創了高效率砷化鎵太陽電池的新時代。

從上世紀80年代后,GaAs太陽電池技術經歷了從LPE到MOCVD,從同質外延到異質外延,從單結到多結疊層結構的幾個發展階段,其發展速度日益加快,效率也不斷提高,目前實驗室最高效率已達到50%(來自IBM公司數據),產業生產轉化率可達30%以上。再我國,目前已有多家企業掌握砷化鎵太陽能電池技術,量產效率達到29%以上,由于成本原因,目前市場上選用砷化鎵產品的用戶較少。此外,由于砷化鎵原料制備和儲量問題,長期看主流的光伏系統仍為晶體硅材料。


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