光伏黑科技又立大功！「天問一號」的發射也要靠它運轉
2020-07-25 全國能源信息平臺【能源人都在看，點擊右上角加'關注'】
7月23日，長徵五號遙四運載火箭成功發射首次火星探測任務「天問一號」探測器，火箭成功將探測器送入預定軌道，開啟火星探測之旅，邁出了我國自主行星探測第一步。
作為我國首次火星探測任務，「天問一號」將通過一次發射任務，實現對火星的「環繞、著陸、巡視」三個目標。而支撐「天問一號」完成這一跨越式方案的，是我國在行星探測和基礎科學研究方面的技術進步和全面發展。
「天問一號」探測器由軌道器、著陸器、巡視器三個部分組成，其中巡視器心臟使用的是太陽能電池板供電方式，採用能適應火星環境的三結砷化太陽能電池陣列，這個技術是我國最先進的實用性太陽能電池陣列，也安裝在我國新一代載人飛船、「北鬥三號」導航衛星、「玉兔號」月面巡視器上。
作為承擔火星巡視探測重任的火星車，除了要攜帶多種精密探測儀器外，最重要的就是能源供應，它關係到火星車的「生死存亡」。為了完成為期90天的巡視探索任務，「天問一號」裝有四塊太陽能電池板，為火星車提供充足的能量供應和儲備。
在此之前的神舟早期任務中，太空飛行器上使用的是多晶矽太陽能電池板。多晶矽技術也是目前光伏發電的基礎技術，但是轉換效率並沒有砷化鎵電池高。
砷化鎵電池屬於太陽能光伏發電，我們常說的矽晶電池分為單晶矽和多晶矽，轉換率普遍在20％左右。砷化鎵電池比較先進，是目前第三代太陽能光伏發電技術，實驗室內已經實現了50％的轉換率，未來還會進一步提高，生產型轉換率維持在30％左右。
考慮到火星表面環境惡劣，表面溫度為－110℃到30℃，且常出現沙塵暴，漫天飛舞的沙塵可延續數周以上，會對太陽能電池板陣列造成極大幹擾。
針對塵埃覆蓋的情況，我國科研人員提出了電除塵的技術，可清除電池板上的塵埃。太陽能板的表面進行了防塵塗層處理，可有效防止太陽能板被沙塵覆蓋，光線透過率降低導致電池輸出功率下降，同時影響電池的熱性能，造成電池溫度升高，性能降低。
白天，火星表面陽光充足時，火星車會利用太陽能電池發出的電能，一部分用於工作，一部分儲存在蓄電池中；到了夜晚，太陽落山，火星車利用儲存的電能，繼續工作。
火星車頂部像雙筒望遠鏡樣子的設備叫作集熱窗，它可以直接吸收太陽能，然後利用一種叫作正十一烷的物質儲存能量。白天，火星溫度升高，這種物質吸熱融化，到了晚上，溫度下降，這種物質在凝固的過程中，釋放熱能，這樣效率可以達到80％以上。
此次火星探測器降落區域緯度低，太陽光照較為充足，90天的設計使用壽命下，太陽能已足以保證能量供應。
我國當前正在開展關鍵技術研究，推動深空探測工程實施。預計2030年前後，我國行星探測的「問天之旅」將包括火星採樣返回、小行星探測、木星系探測等。
隨著航天技術發展，在深空探測領域光伏發電技術將起到非常重要的作用。本次探測火星只是邁出了第一步，此後的建立火星基地等都需要用到太陽能技術，從深空探測、行星探測的角度看，光伏發電潛力無限。
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