导读:英国研究人员开发了一种柔性薄膜碲化镉(CdTe)太阳能电池,用于太空应用的超薄玻璃。

研究人员开发柔性薄膜碲化镉太阳能电池 用于太空应用

图片:斯旺西大学


来自斯旺西大学和英国萨里大学的科学家开发了一种柔性薄膜碲化镉(CdTe)太阳能电池,用于太空应用的超薄玻璃。他们与英国和阿尔及利亚航天局合作,在低地球轨道的卫星上测试了该电池的性能超过三年。


研究员丹·兰姆(Dan Lamb)表示,该电池还可以用于地面应用。对于我们在超薄玻璃上制造CdTe的技术,太阳能电池可用于轻量和柔性至关重要的地方,例如,在建筑物集成光伏(BIPV)和无人机中。


兰姆表示,与成熟的多结空间电池相比,CdTe电池具有节省大量成本的潜力。对于地面用途,CdTe PV已经具有很高的成本竞争力,可以通过降低轻量级技术的运输成本来实现更多节省。

研究人员开发柔性薄膜碲化镉太阳能电池 用于太空应用

100微米玻璃基板具有很高的柔韧性。 图片:斯旺西大学


通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)将CdTe材料沉积到厚度仅为100微米的辐射硬玻璃上,从而构建了用于太空飞行的实验单元。该玻璃是英国的Qioptiq Space Technology提供的掺铈的铝硅酸盐产品。为了获得坚固的结构并允许进行电测量,然后将太阳能电池层压到印刷电路板上。


该电池基于许多半导体薄膜。沉积在超薄玻璃基板上的第一层是由掺杂铝的氧化锌制成的透明导电电极(TCE)。然后,科学家使用氧化锌层减少微分流,然后使用硫化镉锌n型层,最后使用砷掺杂的CdTe p型层。研究人员将四个尺寸为4 cm×1 cm 2的电池用于太阳能电池空间实验。最初设计的“薄膜太阳能电池(TFSC)有效载荷”在轨运行仅一年。

研究人员开发柔性薄膜碲化镉太阳能电池 用于太空应用

TFSC有效载荷 图片:斯旺西大学


兰姆解释说,真正的创新是使用辐射硬玻璃作为基底,直接在其上制造太阳能电池。 通常,这种玻璃会粘贴在大多数打算用于太空用途的太阳能电池上,并保护它们免受辐射,但会增加已经完整的太阳能电池的重量。我们的方法是从一开始就结合使用防辐射硬玻璃来减轻重量。


在整个三年的实验中,该模块没有出现分层迹象,短路电流或串联电阻也没有降低。据称,在太空中放置三年后,铝掺杂氧化锌TCE的性能并未受到影响。他们的测量结果显示CdTe太阳能电池的温度在-3.8 C和51 C之间变化。


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