月球车“玉兔”太阳能电池片扬州造 薄如纸片外穿20多层"护甲"

来源:中国江苏网发布时间:2014-08-26 10:07:11
 中国首辆月球车“玉兔”号的动力来自于其两侧缓缓打开的太阳能帆板,其核心——太阳能电池片由扬州企业生产!昨日,扬州晚报记者来到位于市经济技术开发区的扬州乾照光电有限公司探秘。据了解,该公司研发生产的砷化镓太阳能电池片打破国外企业垄断,成为国内唯一一家向航空领域提供该电池片的民营企业。

  A.“玉兔”电池片啥模样?

巴掌大圆形外延片切割而成

在乾照光电,20多台德国全新进口的仪器中,记者看到了巴掌大圆形的砷化镓太阳能外延片。工作人员小心翼翼打开盖子,让记者一看端倪。

“别小看这一小块电池片,‘玉兔’号月球车上的太阳能电池片就是用这种外延片进行切割而成的,会根据要求切割不同的大小。”扬州乾照光电总经理助理张双翔向记者介绍,很多人都注意到了“玉兔”号月球车可自动打开的太阳能帆板,上面的电池片和这个是一样的。

“太阳能帆板是一个组件,由不同的企业生产,核心就是太阳能电池片,这完全是由我们生产的。”张双翔告诉记者,他们将太阳能电池片按照要求切割好后,送到上海空间电源研究所——对方是专业承担“星、箭、弹、船、(探测)器”及其他特殊设备用电源系统、控制设备的研究、设计制造和试验任务的企业。

  B.“玉兔”为何青睐扬州电池片?
光转换率比一般电池组件高近一倍


“相比单晶硅、多晶硅,砷化镓太阳能电池片的转换率要高出许多,当然成本也高很多。”张双翔说,“玉兔”号月球车的太阳能电池板的光转换率在34%左右,而一般市场上的晶硅电池组件在20%左右。

“玉兔号月球车设计质量只有140千克,除了太阳能电池板,还要搭载很多仪器。”航空卫星发射可谓“寸土寸金”,提供能源的太阳能电池板固然重要,但如果太重的话,就要降低其他分析仪器的重量。“在业内有一公斤重量的发射成本等同于甚至高于一公斤黄金的说法,所以,比晶硅太阳能电池板转换率高的砷化镓太阳能电池片,就占据优势了。”

  C.扬州电池片有啥“秘密武器”?

20多层“护甲”保驾护航,仍薄如纸片


“当然,光是转换率高还不行,还需要通过层层测试,尤其是要进行抗辐照试验合格。”张双翔说,外太空环境比大气层包围之下要严峻很多,玉兔号月球车就要能够耐受月球表面真空、强辐射、-180℃到150℃极限温度等极端环境。

“外太空没有大气层,中子射线、离子射线等等各样的辐射都有,这对太阳能电池片的损伤特别大,如果电池片的设计和制造不到位,在太空用一年就报销了,但我们的电池片可以用10年。”

为了保障电池片的安全,乾照特别为其设计了20多层“护甲”,过滤各样的太空辐射。“电池片内含有20多层过滤层,每一层阻挡一种破坏性的射线,但同时保证有效射线的通过。这样的设计是我们独家技术,也是保证产品可靠性的关键。”

身披层层黄金甲的电池片,实际上依然轻巧。“一层电池片只有0.2毫米,薄如纸片。”张双翔说,这些都是充分考虑到航天发射的要求,专门为了“玉兔”号特别设计的。

 D.这是扬州电池片首次“上天”吗?

2010年至今最少已经提供上万片


“我们这项技术的研发,也打破了国外企业的垄断。”张双翔表示,由于航空用电池片技术要求高,目前全球只有4家公司能够生产,国内仅乾照光电一家企业。“德国、日本、美国各有一家公司能做,中国只有我们能做这样的电池片。以前是国外企业垄断,现在中国人的卫星能用自己生产的太阳能电池片了。”

据悉,从2010年开始,该公司持续向国内航天航空机构提供太阳能电池片。张双翔自豪地向记者介绍,他们不仅参与了玉兔,也参与了不少其他空间计划。2010年至今,最少已经提供上万片太阳能电池片。现在天上不少飞着的卫星,说不定就有我们扬州生产出来的电池片。
  E.我们能否“尝鲜”航天电池片?
能上天,也能入地,主要解决成本


“这种技术不仅能上天也能入地,通过我们后期改进,尤其是加了凸透镜之后,使得光转换率达到40%。”张双翔向记者介绍,与晶硅太阳能电池板相比,砷化镓电池组件可以进行聚光发电,就是在凸透镜或抛物面镜把太阳光聚焦到几倍、几十倍,或几百倍甚至上千倍,然后投射到太阳电池上。

目前,采用聚光太阳电池技术的砷化镓太阳能电站已经在国内应用。“前段时间,我们的电池片用于黄河水电发电项目聚光式光伏发电站,虽然只有5兆瓦,但也算小试牛刀。”

“虽然砷化镓电池片有技术上的优势,现在要解决的就是成本问题。”张双翔坦言,目前砷化镓电池片的成本也是晶硅电池的两倍,“上天”贵在“轻”,“入地”民用则更多是成本问题。

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