英国高校研发超薄玻璃基碲化镉太阳能电池
2025-07-07 09:42
来源:拉夫堡大学
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英国拉夫堡大学与斯旺西大学联合研发的轻质碲化镉(CdTe)太阳能电池技术,近日在太空能源领域取得突破性进展。该技术通过将超薄CdTe薄膜沉积于保护性盖玻片,成功开发出兼具轻量化、抗辐射与低成本特性的新型太空电源系统,目前已在AlSat-Nano立方体卫星完成首次太空测试。

通过紧耦合喷头 MOCVD 沉积的高度均匀的 CdTe 光伏材料。  丹·兰姆博士

传统太空任务主要依赖硅基或多结太阳能电池(MJSC),其中MJSC虽效率领先,但复杂工艺导致的高成本限制了其大规模应用。研究团队开发的玻璃基CdTe技术,在地面环境下已实现23.1%的光电转换效率,太空应用目标效率达20%,较现有方案显著提升性价比。斯旺西大学集成半导体材料中心主任保罗·梅雷迪斯教授指出,该技术通过优化材料结构与制造工艺,实现了比功率提升、寿命延长及成本降低三重突破,为下一代深空探测任务提供了关键能源解决方案。

据欧洲航天局预测,受卫星星座扩张与太空制造业兴起推动,全球太空太阳能需求将从当前每年1兆瓦激增至2035年的10吉瓦。英国航天产业当前产值达175亿英镑,对高效可扩展能源系统的需求尤为迫切。拉夫堡大学可再生能源系统技术中心迈克尔·沃尔斯教授强调,薄膜CdTe技术通过将光伏组件与结构材料一体化设计,使卫星有效载荷重量降低30%以上,大幅削减发射成本。

该技术突破得益于英国首个太空半导体代工厂项目的支持,实现了从地面清洁能源到太空动力系统的技术迁移。研究团队透露,其抗辐射性能较传统硅基电池提升5倍以上,可支持卫星在近地轨道运行15年以上而无需更换电源系统。目前,项目团队正与欧洲航天局合作优化薄膜沉积工艺,计划于2026年前完成全尺寸组件的太空验证。

这项成果标志着太空能源系统向轻量化、长寿命方向迈出关键一步。随着全球航天产业进入商业化爆发期,低成本、高可靠性的新型光伏技术将成为争夺太空资源开发主导权的核心要素。

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