10、太阳能转换：从基础到太空应用

太阳能转换：从基础到太空应用

1. 引言

自1958年美国发射第一颗太阳能卫星以来，太阳能电池在过去四十多年里一直是太空中的主要能源。早期的太阳能电池板相对容易制造和使用，但效率较低。此后，相关机构开始研究提高太阳能电池和阵列性能的方法，以满足日益增长的太空电力需求，同时也对其他转换技术（如太阳能热系统）展开了研究。

目前，数百千瓦的光伏太阳能已被应用于各类商业、民用和军事卫星，而太阳能动力系统尚未发射。如今，光伏电力系统早期的尺寸限制已不再存在，多千瓦系统（甚至可达数百千瓦）已很常见。此外，太空太阳能阵列在设计灵活性、可靠性和模块化方面远超其他转换技术。小型阵列甚至已被运往月球和火星表面并留在那里。有一次，一个光伏阵列在轨道上运行了近二十年，在休眠多年后仍能使卫星恢复运行状态。

自1958年以来，在理解决定太阳能电池效率和寿命的基本机制以及将这些理解转化为实际的电池改进方面都取得了巨大进展。同时，阵列结构机制也变得更加可靠和复杂。接下来，我们将简要介绍太空光伏电力系统的组成部分，回顾当前太阳能电池技术的现状，探讨电池和阵列技术的进展，并简要讨论太阳能热光伏能量转换，这一古老概念因一些新的技术发展而在太空应用中展现出潜力。

2. 太空光伏电力系统

2.1 系统组成

太空电力系统由多个子系统组成，其中之一是太阳能阵列。一个典型的光伏太空电力系统的框图如下：

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