元一能源|光伏黑科技又立大功！“天问一号”的发射也要靠它运转
7月23日 ， 长征五号遥四运载火箭成功发射首次火星探测任务“天问一号”探测器 ， 火箭成功将探测器送入预定轨道 ， 开启火星探测之旅 ， 迈出了我国自主行星探测第一步 。
作为我国首次火星探测任务 ， “天问一号”将通过一次发射任务 ， 实现对火星的“环绕、着陆、巡视”三个目标 。 而支撑“天问一号”完成这一跨越式方案的 ， 是我国在行星探测和基础科学研究方面的技术进步和全面发展 。
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“天问一号”探测器由轨道器、着陆器、巡视器三个部分组成 ， 其中巡视器心脏使用的是太阳能电池板供电方式 ， 采用能适应火星环境的三结砷化太阳能电池阵列 ， 这个技术是我国最先进的实用性太阳能电池阵列 ， 也安装在我国新一代载人飞船、“北斗三号”导航卫星、“玉兔号”月面巡视器上 。
作为承担火星巡视探测重任的火星车 ， 除了要携带多种精密探测仪器外 ， 最重要的就是能源供应 ， 它关系到火星车的“生死存亡” 。 为了完成为期90天的巡视探索任务 ， “天问一号”装有四块太阳能电池板 ， 为火星车提供充足的能量供应和储备 。
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在此之前的神舟早期任务中 ， 航天器上使用的是多晶硅太阳能电池板 。 多晶硅技术也是目前光伏发电的基础技术 ， 但是转换效率并没有砷化镓电池高 。
砷化镓电池属于太阳能光伏发电 ， 我们常说的硅晶电池分为单晶硅和多晶硅 ， 转换率普遍在20%左右 。 砷化镓电池比较先进 ， 是目前第三代太阳能光伏发电技术 ， 实验室内已经实现了50%的转换率 ， 未来还会进一步提高 ， 生产型转换率维持在30%左右 。
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考虑到火星表面环境恶劣 ， 表面温度为-110℃到30℃ ， 且常出现沙尘暴 ， 漫天飞舞的沙尘可延续数周以上 ， 会对太阳能电池板阵列造成极大干扰 。
针对尘埃覆盖的情况 ， 我国科研人员提出了电除尘的技术 ， 可清除电池板上的尘埃 。 太阳能板的表面进行了防尘涂层处理 ， 可有效防止太阳能板被沙尘覆盖 ， 光线透过率降低导致电池输出功率下降 ， 同时影响电池的热性能 ， 造成电池温度升高 ， 性能降低 。
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白天 ， 火星表面阳光充足时 ， 火星车会利用太阳能电池发出的电能 ， 一部分用于工作 ， 一部分储存在蓄电池中；到了夜晚 ， 太阳落山 ， 火星车利用储存的电能 ， 继续工作 。
【元一能源|光伏黑科技又立大功！“天问一号”的发射也要靠它运转】火星车顶部像双筒望远镜样子的设备叫做集热窗 ， 它可以直接吸收太阳能 ， 然后利用一种叫做正十一烷的物质储存能量 。 白天 ， 火星温度升高 ， 这种物质吸热融化 ， 到了晚上 ， 温度下降 ， 这种物质在凝固的过程中 ， 释放热能 ， 这样效率可以达到80%以上 。
此次火星探测器降落区域纬度低 ， 太阳光照较为充足 ， 90天的设计使用寿命下 ， 太阳能已足以保证能量供应 。
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我国当前正在开展关键技术研究 ， 推动深空探测工程实施 。 预计2030年前后 ， 我国行星探测的“问天之旅”将包括火星采样返回、小行星探测、木星系探测等 。
随着航天技术发展 ， 在深空探测领域光伏发电技术将起到非常重要的作用 。 本次探测火星只是迈出了第一步 ， 此后的建立火星基地等都需要用到太阳能技术 ， 从深空探测、行星探测的角度看 ， 光伏发电潜力无限 。
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