关键字：空间薄膜太阳电池、光伏发电、别墅太阳能发电、薄膜电池

 

在光伏发电领域，薄膜电池可以称得上是一颗耀眼的明星，无论是飞行器的电池方阵，还是卫星的动力来源，空间薄膜电池都占据着一席之地。乃至于别墅太阳能发电行业，薄膜电池的声影也屡见不鲜。下面将从空间应用发展现状、空间应用前景分析二哥角度阐述空间薄膜太阳电池。

 

空间应用发展现状

 

因为薄膜光伏发电电池能很好地降低空间飞行器电池方阵的生产、运维成本，因此早在20世纪80年代，欧美等发达国家就开始着手薄膜电池在空间应用方面的研究，并且已经在空间站及卫星上做过多次薄膜电池的空间搭载实验。无数实验证明：非晶硅、铜铟硒以及碲化辐等薄膜电池在空间环境中具备良好的抗辐照性能和温度特性，因此在空间应用方面极具潜力。美国航宇局和欧空局在薄膜电池方阵方面也做了大量研究，以期能获得高功率重量比的太阳电池方阵，而别墅太阳能发电行业的科研人员也对该领域的研究表示存在兴趣。

 

美国航宇局计划发射的DSX卫星，其使用的太阳电池完全采用薄膜电池。在光伏发电领域，薄膜电池方阵分为100V和280V两种，薄膜电池主要有不锈钢衬底非晶硅电池(Uni-Solar)、聚酯膜衬底非晶硅电池(IOWA)、不锈钢及钛金属箔衬底的铜铟嫁砸电池（Global Solar, Daystar)三类，下图展示的是DSX卫星柔性薄膜电池应用示意图：

 

DSX卫星柔性薄膜电池应用示意图

 

空间应用前景分析

 

薄膜光伏发电电池能够实现在超轻超薄的柔性衬底上制作，因此可以获得很高的质量比功率，这样能大大减轻电池方阵的质量，降低飞行器发射成本。由于柔性电池具有卷包特性，这使得薄膜电池方阵能够通过卷包方式送入太空，很好地解决了装载容量不足的问题。一般而言，对于平流层飞艇这类特殊的空间飞行器，一旦需要增加平流层飞艇的滞空时间以及使用寿命，就必须采用太阳电池和可再生燃料电池相结合的电源系统。对于太阳电池而言，具有卷包特性的高质量比功率的柔性薄膜电池则是最佳选择。另外，在微小卫星中，还会用到一些和薄膜电池相结合的新型的光伏器件，比如电池天线一体化以及能量球等等。

 

虽然薄膜电池具有卷包性等优点，但跟晶体太阳电池比起来，其光电转换效率还是比较低，要取得相等的功率，薄膜电池方阵的面积必然要大大超过晶体硅或砷化镓电池，这样将会增加飞行器姿态控制系统的复杂性。一旦方阵面积过大，就会增加展开机构以及封装的质量，降低整个方阵的质量比功率。光伏发电科研人员研究表明，薄膜电池效率达到10〜20%，方阵质量在0.2〜 0.4 kg/m²之间，薄膜电池方阵的应用才具备实际意义。而当薄膜电池的效率达到13%后，其整体性能能够和现在效率为26. 5%的晶体电池方阵相媲美。

 

当前，空间薄膜太阳光伏发电电池在空间应用的现状是可喜的，但涉及的有关光电转换效率低等技术问题还有待解决。或许，不久的未来，空间薄膜太阳电池在别墅太阳能发电行业也能独树一帜。