人类头发千分之一大小的超薄太阳能电池可抵抗太空辐射

科学家们已经开发出一种耐辐射光伏电池设计，该设计具有超薄的吸光材料层。根据在AIP Publishing 的《应用物理学杂志》上发表的一项新研究，人类头发千分之一大小的超薄太阳能电池可抵抗太空辐射。

值得注意的是，超薄太阳能电池不仅超过了早先提出的较厚太阳能电池的抗辐射能力；在使用 20 年后，它们还可以从转换后的阳光中产生相同数量的电力。此外，新型光伏电池可以减少负载并大大降低发射费用。

随着低地球轨道变得拥挤，将卫星部署到中地球轨道（例如莫尔尼亚轨道）变得越来越重要。然而，地球周围的质子辐射带被它穿过，这意味着这些更高的轨道将需要耐辐射的电池设计。

研究人员使用半导体砷化镓构建了两种类型的光伏器件。一种是通过堆叠各种材料创建的片上设计。

这些电池包括一层超薄的吸光气体，这是它们耐辐射的关键。据研究人员称，每个电池的表面只有 120 纳米厚，大约是人类头发厚度的千分之一。这种设计还涉及这些电池与导电金属接壤。另一种方法使用银背镜来改善光吸收。

这些装置被英国道尔顿坎布里亚核设施生产的质子攻击，以模拟太空辐射的影响。阴极发光是一种可以估计辐射损伤程度的方法，用于比较光伏器件在曝光前后的性能。此外，通过使用紧凑型太阳能模拟器的第二组测试，测试了这些设备在被质子撞击后将阳光转化为电能的效率。

超薄太阳能电池在超过一定阈值的质子辐射方面优于先前研究的较厚设备。相对于先前的观察，超薄几何形状提供了两个数量级的良好性能。

这些超薄电池的性能优于传统电池，因为电荷载流子可以存活足够长的时间以流过设备中的端子。

大多数在轨卫星使用光伏电池。当光照射太阳能电池时，其能量被转移到材料的带负电的电子上。这些电荷载流子被移走，在光伏上产生电流。

然而，空间辐射会损坏太阳能电池并通过移动材料中的原子和缩短电荷载流子的寿命来降低效率。因为更薄的光伏电池意味着这些电荷载流子在其整个生命周期中的行驶距离更短，这相当于延长了寿命。获 取 更多前沿科技?研究 进展访问：https://byteclicks.com

他们的结果表明一个观点。研究人员发现，经过 20 年的运行，新电池的盖玻片数量减少了大约 3.5 倍，其提供的功率与壁厚的电池相同。

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