03钙钛矿可能让太空组件更轻

加州理工学院的研究人员

为了产生千兆瓦的电力，轨道阵列的尺寸需要超过一平方公里。这是国际空间站规模的100多倍。国际空间站花了十年时间建造。阵列将由可以批量生产和单独发射的模块在太空中组装。

加州理工学院的实验将一个紧密折叠的结构展开成一个大约餐桌大小的太阳能电池板平台，但全尺寸阵列中的模块可能长达60米。

其他项目使用了不同的设计思路。欧空局的Solaris计划正在考虑的建议之一是螺旋结构。

欧洲航天局正在研究轨道太阳能电池阵列如何向地球发射可再生能源

太阳能电池需要轻巧高效，以降低发射成本。每公斤面板应该产生1－2千瓦的功率，领导英国公私太空能源计划技术工作的物理学家David Homfray说。这种功率重量比大约是地球上传统硅电池的50倍。大多数设计旨在使用聚光器，镜子和其他创新结构来增加太阳能电池在阳光下的暴露。

这些细胞还需要承受太空中的强烈辐射。然而，许多太空探测器中使用的坚固的太阳能光伏材料过于昂贵，无法部署在巨大的阵列中，因此研究人员需要知道更便宜的替代品将如何发挥作用。

为此，加州理工学院原型的实验将试验32个轻质光伏电池，包括低成本钙钛矿。“这里的想法是做一个长寿测试，”加州理工学院项目的共同负责人Ali Hajimiri说。

光伏技术也在逐步提高。轻质电子元件越来越好，越来越便宜。此外，发射成本也越来越便宜。马斯克的SpaceX在其网站上有一个简化的计算器，显示如果你想将一颗50公斤重的卫星发射到太阳同步轨道上，他们的收费也就是275000美元左右。

04太阳能将如何到达地球？

NASA

这可以说是最大的挑战。

虽然激光束可以有效地传输能量，但云层却会阻挡它们。为了避免这个问题，研究人员希望将太阳能电池阵列的电力转化为微波，微波穿过大气而不会损失太多能量。

然而，微波在传播时会扩散，因此工程师需要仔细同步波的发射方式，并使用数公里宽的接收站来收集它们。

将太阳能转化为电能，然后转化为微波，再转化为地面上的电能，将不可避免地招致一些损失。

欧空局估计，落在太空光伏电站上的太阳能中，需要有10％－15％输送到地面的电网中，整个系统在经济上测算下来才是可行的。然而，该机构表示，要实现这一目标，仍然需要在几种能量转换技术方面，取得相当大的突破。

如上文所说，我国的“逐日行动”在地球上的一项小规模实验中，已经使用微波将太阳能传输超过55米。使用传统的硅电池，目前该团队实现了约2．4％的整体效率。该测试至少证明，这种传输方法是可以实现的。

05这一切努力值得吗？安全吗？

弹出式配置中的功率发射器阵列；来源：加州理工学院新闻

空间机构和各国政府都认为，天基太阳能可能有助于实现到2050年实现净零碳排放的目标。

太空太阳能肯定比地面太阳能贵得多。然而，卡彭特说，它可以与其他连续低碳能源的成本相媲美，例如采用碳捕获技术的核能或天然气。

与此同时，英国格拉斯哥斯特拉斯克莱德大学的研究人员计算出，一个太空太阳能发电站需要不到六年的时间就可以抵消开发、建造和安装该项目所排放的温室气体。

从太空发射微波能量是非常安全的。

将选择波束的频率，使其不会中断飞机通信。卡彭特说，由于它的功率将分布在如此广泛的区域内，地面站接收的平均能量密度约为每平方米50瓦，这相当于微波炉在使用时所造成的外部无害微波水平。

但研究人员需要证明对人类、动物或更广泛的环境没有不利影响。“我认为他们需要从经历过同样问题的移动无线行业中吸取经验，不要轻视这些问题，而是通过研究，来向公众证明这一点。”琼斯说。

赶碳号认为，在太空光伏的电池、组件研发方面，中国光伏企业大有可为。虽然，从短期来看可能徒劳无功。但是，别忘了，人类的绝大多数科学研究，都是从基础到应用的一个过程。科研成果本身，每一次对于商业的反哺所爆发出的巨大能量，都是惊人的。

（编辑：赶碳号）

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       原文标题 : 光伏已经上天！航天强国间的太空光伏角逐！我国已启动逐日行动！