4 月 7 日消息，一項發(fā)表在《Device》雜志上的研究顯示，德國波茨坦大學(xué)的研究團(tuán)隊成功利用模擬月球塵埃制造出了太陽能電池，這一成果為太空探索中可靠能源供應(yīng)的難題提供了一種潛在的解決方案。

據(jù)了解，目前用于太空的太陽能電池雖然效率高達(dá) 30% 至 40%，但其成本高昂且相對較重，因為它們使用玻璃或厚箔作為覆蓋材料。將這些電池從地球運往太空，不僅運輸成本巨大，還會增加航天器的發(fā)射重量。對此，研究團(tuán)隊負(fù)責(zé)人費利克斯?朗表示：“將這些電池運往太空是很難讓人接受的。”

為了解決這一問題，朗的團(tuán)隊開始研究利用月球上現(xiàn)有的材料。他們計劃用月球塵埃制成的玻璃（即月球玻璃）來替代地球制造的玻璃。這一改變有望使航天器的發(fā)射質(zhì)量減少 99.4%，運輸成本降低 99%，從而使長期月球基地的建設(shè)更加可行。

為了驗證這一想法，研究人員將一種模擬月球塵埃的物質(zhì)熔化成月球玻璃，并用它來制造新型太陽能電池。他們將月球玻璃與鈣鈦礦（一種成本更低、制造更簡單且能高效將陽光轉(zhuǎn)化為電能的晶體類別）結(jié)合，制造出了這種新型太陽能電池。對于發(fā)送到太空的每克材料，新面板產(chǎn)生的能量是傳統(tǒng)太陽能電池板的 100 倍。

朗指出：“如果你能將重量減少 99%，就不需要超高效的 30% 太陽能電池了，你可以在月球上制造更多的電池。此外，我們的電池對輻射更穩(wěn)定，而其他電池會隨著時間的推移而退化。”

當(dāng)研究團(tuán)隊用太空級別的輻射照射太陽能電池時，月球玻璃版本的電池表現(xiàn)優(yōu)于地球制造的電池。普通玻璃在太空中會逐漸變黃，阻擋陽光并降低效率。而月球玻璃由于月球塵埃中的雜質(zhì)具有天然的棕色，這使得玻璃穩(wěn)定，防止其進(jìn)一步變暗，并使電池更耐輻射。

研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，制造月球玻璃的過程出人意料地簡單。不需要復(fù)雜的純化過程，僅依靠集中陽光就能提供將月球塵埃熔化成玻璃所需的極端溫度。通過調(diào)整月球玻璃的厚度和太陽能電池的成分，團(tuán)隊成功實現(xiàn)了 10% 的效率。他們相信，如果使用更透明的月球玻璃以讓更多的光線進(jìn)入，效率有望達(dá)到 23%。

然而，月球環(huán)境也帶來了地球上不存在的挑戰(zhàn)。低重力可能會改變月球玻璃的形成方式。目前用于處理鈣鈦礦的溶劑在月球的真空環(huán)境中無法使用，極端的溫度變化也可能威脅到材料的穩(wěn)定性。為了驗證月球塵埃太陽能電池的可行性，研究團(tuán)隊希望將一個小型實驗送往月球，在真實的月球條件下進(jìn)行測試。

朗表示：“從提取水作為燃料到用月球磚建造房屋，科學(xué)家們一直在尋找利用月球塵埃的方法。現(xiàn)在，我們又可以將其轉(zhuǎn)化為太陽能電池，這或許能夠為未來月球城市提供所需的能源。”