來源：《中國科學(xué)報》第1版 要聞
發(fā)布時間：2022-12-28
本報訊（見習(xí)記者孫丹寧）近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所薄膜太陽電池研究組高級工程師王輝、副研究員王開和研究員劉生忠團(tuán)隊，與西安電子科技大學(xué)教授張春福、郝躍院士團(tuán)隊及中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院研究員黃旻團(tuán)隊合作，首次報道了臨近空間環(huán)境鈣鈦礦太陽電池晝夜性能演化的研究成果。相關(guān)成果發(fā)表于《先進(jìn)能源材料》。
臨近空間是指距地表20~100千米的空間，這一空間氣流相對平穩(wěn)、垂直對流小，是部署空中飛行平臺，執(zhí)行監(jiān)視預(yù)警、通信中繼、導(dǎo)航定位及環(huán)境監(jiān)測等任務(wù)的理想環(huán)境。而鈣鈦礦太陽電池具有較高的功質(zhì)比，是空中飛行平臺良好的能源供應(yīng)器件。但是不同于地面環(huán)境，臨近空間較強的紫外線照射強度、較大的晝夜溫差變化會對鈣鈦礦太陽電池發(fā)電性能造成影響。目前，尚沒有臨近空間環(huán)境鈣鈦礦太陽電池晝夜性能演化的相關(guān)研究。
研究團(tuán)隊制備的鈣鈦礦太陽電池搭載高空氣球，在高度為23千米的臨近空間，進(jìn)行了長達(dá)19個小時的飛行試驗，研究了鈣鈦礦太陽電池在長時長、大溫差、強紫外、低氣壓臨近空間環(huán)境中的晝夜性能演化規(guī)律，并探討了可能的變化機制。
研究表明，鈣鈦礦太陽電池在臨近空間展現(xiàn)出優(yōu)異的發(fā)電性能和較好的穩(wěn)定性，最高發(fā)電功率密度達(dá)12 兆瓦/平方厘米（同時搭載的晶體硅太陽電池發(fā)電功率密度為15兆瓦/平方厘米），目前在臨近空間飛行時間最長、晝夜溫差變化最大（-70℃至70℃）、發(fā)電功率密度最大。
經(jīng)實驗室效率歸一化后，鈣鈦礦太陽電池與晶體硅太陽電池全天發(fā)電能量密度完全相當(dāng)，展示了鈣鈦礦太陽電池在臨近空間的巨大應(yīng)用潛力。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1002/aenm.202202643
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