“宇宙面紗”可抵禦太空輻射

英國薩里大學、牛津大學、澳大利亞新南威爾士大學及韓國慶尚國立大學等機構科學家合作，研發出一種名為“宇宙面紗”的創新塗層，有望顯著提升鈣鈦礦太陽能電池在太空環境中的耐久性，為研製更輕便、更經濟、更高效的航天器太陽能系統開闢了新途徑。

相關研究成果發表於最新一期《焦耳》雜誌。

太空中的各種形式輻射不斷襲擊着我們的太陽系。這是一種動態的組合，包括來自太陽系外的高能粒子穩定流——銀河宇宙射線(GCRs)，以及來自太陽的間歇性高能粒子爆發。這兩種來源對於構建穩固的太空技術以支持長時間任務帶來了挑戰。因此，太空級太陽能電池必須具有高效能、高比功率，並能夠承受極端輻射。儘管多接面III-V太陽能電池在太空應用中佔據主導地位，但其高昂的成本驅動了對像鈣鈦礦太陽能電池這樣更具成本效益的替代品的需求。

研究指出：“雖然多接面III-V太陽能電池因其卓越的性能而佔據主導地位，但其高成本促使人們對替代的、具成本效益的光伏技術產生興趣。鈣鈦礦太陽能電池已成為強有力的候選者，提供強大的輻射耐受性和高比功率。”

作為新一代太陽能技術的代表，鈣鈦礦太陽能電池不僅重量輕、成本低、使用壽命長，其製造工藝也比傳統太陽能電池更簡便。然而，這種電池在極端的太空環境中仍面臨嚴峻挑戰。

為解決這一技術瓶頸，研究團隊利用碘化丙烷-1,3-二銨（PDAI2）材料研製出一種超薄防護塗層。

研究團隊表示，鈣鈦礦太陽能電池在太空應用領域前景廣闊，但太陽系內無處不在的宇宙輻射始終是重大威脅，特別是對電池中的有機分子結構影響尤為顯著。此次研製的“防護衣”能有效保護這些精密部件，延緩其性能衰減。

為驗證塗層效果，研究團隊設計了模擬實驗：將穿上“宇宙面紗”的處理組和對照組電池樣本置於高強度質子輻射環境下，這相當於在近地軌道運行二十餘年所承受的輻射量。結果顯示，採用新型塗層的電池組表現出色，防護層通過抑制有害化學反應，使電池效率下降幅度明顯減小，內部結構損傷跡象也大幅減少。

研究團隊解釋說，PDAI2塗層的奧秘在於，它能穩定易分解的分子結構，防止其轉化為氨氣或氫氣等揮發性物質，從而避免電池性能受損。

研究人員相信，這種塗層可能會開創太空太陽能的新時代，使其變得更輕、更便宜和更高效，最終能夠支持更雄心勃勃且可持續的太空任務。

水 登