據德國《航空雜志》網站日前報道,去年底,德國一個研究團隊制造出一款太陽能無人機,可在大氣平流層中停留,滯空時間長達3個月。根據研發進度,這架太陽能無人機在進行相關測驗工作后,將很快試飛。與傳統飛機相比,太陽能無人機無需攜帶任何燃料,利用太陽能電池產生的電量即可供飛機遠距離飛行,夜間也能依靠白天儲存的太陽能持續飛行。正因如此,太陽能無人機擁有十分廣闊的應用前景,太陽能無人機只是外軍在發展太陽能電池應用方面的一個縮影。
太陽能電池是利用半導體的光伏效應,直接將光能轉換成電能的裝置,因此又稱為“光伏電池”。太陽能電池的大規模產業應用,即人們所說的太陽能產業。近年來,伴隨太陽能電池技術的進步和應用,太陽能產業得以迅速發展。據悉,到2040年,可再生能源在全球總能源結構中占比將達到50%以上,作為可再生能源主力,太陽能光伏發電在世界總電力供應中的占比達20%。到21世紀末,這兩項數據將分別增長到80%和60%。可見,光伏發電將在未來能源領域占據重要戰略地位,而太陽能電池則是名副其實的“能源明日之星”。
技術突破推動應用
太陽能光伏發電因利用方便、對環境友好、維護簡單、壽命長等優點,被認為是解決戰場和航天能源供給的重要途徑,備受各國軍方重視。不過長期以來,各種太陽能電池的轉換效率不高成為制約其大規模推廣的主要原因。近年來,太陽能電池在諸多技術領域取得突破,大大推動光伏發電的軍事應用。
光電轉換效率實現重大突破
外軍利用太陽能電池的技術發展主要體現在提高其光電轉換效率上,近年來,各類太陽能電池效率實現重要突破。2017年,日本研發出一款由薄層硅制成的太陽能電池,轉換效率達26.3%,刷新太陽能電池轉換效率紀錄,且成本更低。2018年4月,德國科學家通過效仿蝴蝶翅膀的納米結構,發現能高效提升太陽能電池吸光率的新途徑,使電池的吸光率最高可提升207%。
可穿戴便攜化電池備受青睞
近幾年,為減少士兵執行任務所需攜帶的電池數量,外軍大力研發可折疊、便攜式太陽能電池,為士兵隨身攜帶的電子設備充電。美軍研發出外形如細銅絲一般的太陽能電池,可隨意彎曲,織入作戰服后可以收集并存儲太陽能,士兵穿戴上這種衣物后,白天行走中可收集太陽能,為攜帶的手機、傳感器和其他設備充電,不再需要背負沉重的電池,大大提高機動能力。日本研發出一種新型薄片狀有機太陽能電池,厚度只有3微米,用電熨斗熨燙后粘貼到衣服上即可使用,且在100℃高溫下仍能保持性能不變,日本計劃將其作為未來“智能衣服”中內嵌傳感器的電源。
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