科學家利用模擬月球塵埃制造出太陽能電池，有可能解決太空探索的最大挑戰之一：如何在遠離地球的地方產生可靠的能源。這些新電池由鈣鈦礦和月球玻璃制成，比傳統的太空太陽能電池板更輕、更便宜、更耐輻射。更棒的是，它們可以使用月球材料制成，大大降低發射成本，使未來的月球基地更加可行。如果在真實的月球條件下成功，這些月球制造的太陽能電池板可以為整個外星殖民地提供電力。

利用原始風化層在月球上制造太陽能電池的未來愿景。圖中的機器人負責獲取原始風化層并將其運送到生產設施，生產基于鈣鈦礦的月球太陽能電池。之后，自動探測車或宇航員將安裝生產的太陽能電池，為未來的月球棲息地甚至城市供電。圖片來源：Sercan ?zen

粘在宇航員靴子上的月球塵埃有朝一日可能會為他們的居住地提供電力。在今天（4 月 3 日）發表在《設備》雜志上的一項研究中，研究人員利用模擬月球塵埃開發了太陽能電池。這些電池能有效地將陽光轉化為電能，抵抗輻射損傷，并能減少從地球運輸重型材料的需要，從而解決太空探索的主要挑戰之一：產生可靠的能源。

“目前太空中使用的太陽能電池非常驚人，效率可達 30% 甚至 40%，但這種效率是有代價的，”德國波茨坦大學的首席研究員 Felix Lang 說道?！八鼈兎浅０嘿F，而且相對較重，因為它們使用玻璃或厚箔作為覆蓋物。很難證明將所有這些電池都送入太空是合理的。”

朗和他的團隊正在探索一種更可持續的替代方案：使用已經在月球上發現的材料制造太陽能電池。他們提議使用月球風化層（月球松散的巖石表面）來制造太陽能電池板玻璃，而不是從地球運送玻璃。這一改變可以將航天器的發射質量減少 99.4%，運輸成本降低 99%，并支持長期月球基地的發展。

為了測試這個想法，研究人員將一種模擬月球塵埃的物質熔化成月玻璃，并用它制造出一種新型太陽能電池。他們將月玻璃與鈣鈦礦配對，制作出這種電池。鈣鈦礦是一種更便宜、更容易制造、能非常高效地將陽光轉化為電能的晶體。每送入太空一克材料，新電池板產生的能量比傳統太陽能電池板高出 100 倍。

月球風化層模擬物、月球玻璃和月球太陽能電池。插圖顯示了橫截面顯微照片和鈣鈦礦晶體結構

“如果重量減輕 99%，就不需要超高效的 30% 太陽能電池，只需在月球上制造更多，”朗說。“此外，我們的電池對輻射更穩定，而其他電池會隨著時間的推移而退化。”

當研究小組用太空級輻射照射太陽能電池時，月球玻璃版的表現優于地球制造的太陽能電池。標準玻璃在太空中會慢慢變黃，阻擋陽光并降低效率。但月球玻璃因月球塵埃中的雜質而呈現天然的棕色，這可以穩定玻璃，防止其進一步變暗，并使電池更耐輻射。

研究團隊發現，制作月塵玻璃非常簡單。它不需要復雜的凈化，僅靠集中的陽光就能提供將月球風化層融化成玻璃所需的極端溫度。通過調整月玻璃的厚度和微調太陽能電池的成分，該團隊成功實現了 10% 的效率。他們相信，如果月玻璃更清晰，能夠讓更多光線進入，效率可以達到 23%。

然而，月球也帶來了地球沒有的挑戰。較低的重力可能會改變月玻璃的形成方式。目前用于處理鈣鈦礦的溶劑在月球真空中不起作用。劇烈的溫度波動可能會威脅材料的穩定性。為了確定他們的月塵太陽能電池是否真正可行，該團隊希望向月球發射一個小規模的實驗，在真實的月球條件下進行測試。

“從提取水作為燃料到用月球磚建造房屋，科學家們一直在尋找利用月球塵埃的方法，”朗說?！艾F在，我們還可以將其轉化為太陽能電池，可能為未來的月球城市提供所需的能源?！?/p>

編譯自/ScitechDaily