本站 4 月 7 日消息，一项发表在《Device》杂志上的研究显示，德国波茨坦大学的研究团队成功利用模拟月球尘埃制造出了太阳能电池，这一成果为太空探索中可靠能源供应的难题提供了一种潜在的解决方案。
据本站了解，目前用于太空的太阳能电池虽然效率高达 30% 至 40%，但其成本高昂且相对较重，因为它们使用玻璃或厚箔作为覆盖材料。将这些电池从地球运往太空，不仅运输成本巨大，还会增加航天器的发射重量。对此，研究团队负责人费利克斯・朗表示：“将这些电池运往太空是很难让人接受的。”
为了解决这一问题，朗的团队开始研究利用月球上现有的材料。他们计划用月球尘埃制成的玻璃（即月球玻璃）来替代地球制造的玻璃。这一改变有望使航天器的发射质量减少 99.4%，运输成本降低 99%，从而使长期月球基地的建设更加可行。
为了验证这一想法，研究人员将一种模拟月球尘埃的物质熔化成月球玻璃，并用它来制造新型太阳能电池。他们将月球玻璃与钙钛矿（一种成本更低、制造更简单且能高效将阳光转化为电能的晶体类别）结合，制造出了这种新型太阳能电池。对于发送到太空的每克材料，新面板产生的能量是传统太阳能电池板的 100 倍。
朗指出：“如果你能将重量减少 99%，就不需要超高效的 30% 太阳能电池了，你可以在月球上制造更多的电池。此外，我们的电池对辐射更稳定，而其他电池会随着时间的推移而退化。”
当研究团队用太空级别的辐射照射太阳能电池时，月球玻璃版本的电池表现优于地球制造的电池。普通玻璃在太空中会逐渐变黄，阻挡阳光并降低效率。而月球玻璃由于月球尘埃中的杂质具有天然的棕色，这使得玻璃稳定，防止其进一步变暗，并使电池更耐辐射。
研究团队发现，制造月球玻璃的过程出人意料地简单。不需要复杂的纯化过程，仅依靠集中阳光就能提供将月球尘埃熔化成玻璃所需的极端温度。通过调整月球玻璃的厚度和太阳能电池的成分，团队成功实现了 10% 的效率。他们相信，如果使用更透明的月球玻璃以让更多的光线进入，效率有望达到 23%。
然而，月球环境也带来了地球上不存在的挑战。低重力可能会改变月球玻璃的形成方式。目前用于处理钙钛矿的溶剂在月球的真空环境中无法使用，极端的温度变化也可能威胁到材料的稳定性。为了验证月球尘埃太阳能电池的可行性，研究团队希望将一个小型实验送往月球，在真实的月球条件下进行测试。
朗表示：“从提取水作为燃料到用月球砖建造房屋，科学家们一直在寻找利用月球尘埃的方法。现在，我们又可以将其转化为太阳能电池，这或许能够为未来月球城市提供所需的能源。”
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2023-04-14
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