在浩瀚的太空中,航天器犹如孤独的探险者,远离地球的能源供给,它们的生命线——电力供应,一直以来都依赖太阳能电池板。近期,中国在航天能源领域实现了重大进展:苏州大学张晓宏教授的团队成功研发出“叠层柔性太阳能电池”,这一成就不仅为我国的航天器提供了更高效、更可靠的电力保障,还标志着我国在高端光伏技术方面跻身世界前列。
目前,太阳能光伏电池是航天器在轨道运行的主要能源来源。由于太空环境无法连接地面电网,光伏系统成为维持卫星、空间站和探测器长期运行的“唯一选择”。然而,传统的刚性硅基太阳能电池存在重量大、易碎、转换效率有限等问题,难以满足未来深空探测和太空数据中心等高能耗任务的需求。在此背景下,高效、轻质和可折叠的柔性太阳能电池成为下一代航天能源技术的关键发展方向。

张晓宏团队研发的这款叠层柔性太阳能电池,创新性地将“晶硅”与“钙钛矿”两种材料优势融合,形成多层结构。不同材料可分别吸收太阳光中不同波长的光谱,实现比单层电池更宽光谱范围的利用,从而大幅提升光电转换效率。实验数据显示,该电池在保持轻质柔韧特性的同时,能量转换效率显著超越传统单结电池,为航天器在复杂光照环境下稳定供电提供了坚实基础。该技术采用柔性化的晶硅与钙钛矿材料构建叠层结构,通过不同材料对太阳光谱的分波段响应,实现对更宽范围光能的有效捕获,突破传统单结太阳能电池的光谱利用局限,大幅提高光电转换效率。
更令人振奋的是,该电池具备出色的环境适应性与抗辐照能力,能承受太空极端温差、强紫外线与微陨石撞击,且可卷曲收纳,大幅降低发射体积与重量,提升运载效率。未来,这项技术不仅可用于通信卫星、遥感平台,还可为月球基地、火星探测器、天基太阳能电站等前沿项目提供持续能源支持。
研究团队表示,该成果已发表于国际顶级学术期刊《自然》,为柔性光伏技术在航天及其他极端环境下的大规模应用奠定了科学与技术基础。随着我国空间站常态化运行、探月探火工程深入推进,高效能源系统将成为决定任务成败的核心要素。