新型光電材料展望,未來有沒有可能在月球製造太陽能板?

作者 | 發布日期 2021 年 12 月 29 日 17:43 | 分類 太陽能 , 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


許多航太設備上都有設置太陽能板,為太空探索電力支援之一,像是最近成功上空的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)上方便設置 2kW 的太陽能陣列,這類太陽能電池效率高但昂貴,因此有科學家想尋找「外太空可以找到且便宜」的太陽能材料。

歐洲太空總署(ESA)認為,未來太陽能技術是長時間太空任務的關鍵動力來源,若能永久居住在月球、火星等地方,太陽能也能提供能源──雖說這種構想可以說是遙不可及,有點像是在凌晨三點想著一些不太會發生的事情,但是尋找有用、更便宜的太陽能材料,其實也是太陽能電池相關領域一直以來的課題。

ESA 材料和工藝科學團隊與愛沙尼亞塔林理工大學(TalTech)正在挖掘黃鐵礦(pyrite)的潛力,是否能成為新型太陽能電池材料。

團隊之所以會瞄準黃鐵礦,不是因為它的效率有多高、或是成本可以壓多低,而是因為我們可以在月球、火星發現黃鐵礦的身影。ESA 資深製造工程師 Advenit Makaya 表示,這項研究的前提是可以在月球定居,屆時月球基地需要「靠土地過活」才能永續,生產黃鐵礦所需的鐵和硫可以從月球表面回收。

Makaya 進一步指出,這項研究計畫還包括探索月球定居跟現場資源的技術可行性,好比如何將採礦設備而非成品運輸到太空等。目前 ESA 也發起相關構想募集活動,也接受 TalTech 提出的黃鐵礦太陽能電池建議。

TalTech 科學家 Taavi Raadik 解釋團隊目標,主要是開發黃鐵礦微晶生長(microcrystal growth)技術,並將它們用於單晶層太陽能電池,讓每顆微小晶體都可以做為一顆太陽能電池。聚沙成塔,微型太陽能電池(miniscule solar cell )雖然單顆太陽能電池發電量較小,但若組裝成一般尺寸的太陽能模組,能大大提高發電表現。

不過目前看來黃鐵礦太陽能電池的轉換效率還有許多進步空間,而且在其他領域好像也沒有可用之處,但團隊認為,月球基地基本上沒有太陽能建置空間限制,也可以裝置在月球南極等永久受到日光照射的地區。

Makaya 指出,團隊也將繼續尋找太空任務中任何可利用的資源。這研究只是 ESA 一直以來在月球、或是更遠星球的在地(in-situ)資源利用一部分。

(首圖來源:pixabay