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【摘 要】本文分别介绍了太阳能发电技术在卫星、飞行器、飞船等上的应用现状，阐述了太阳能空间发电原理及发展前景，具有较大的研究空间。
【关键词】太阳能；发电；空间；现状；应用
引言
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，关键元件是太阳能光伏电池。太阳能光伏电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。由于太阳能光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、太阳能量随处可得等特点，它在工作中无机械转动部件、故障率低、免维护，其可应用于多个领域。由于空间飞行器对电源要求的特殊性，太阳能光伏发电在空间领域更有其特殊的推广前景。
1、太阳能电池在卫星和飞行器上的应用
1953年美国贝尔研究所首先应用光伏原理试制成功硅太阳电池，获得6%光电转换效率的成果。太阳能电池的出现，好比一道曙光，尤其是航天领域的科学家对它更是注目，因为它在特殊条件下是电力基本供应的绿色洁净能量来源。
随着航天技术及宇宙空间技术的发展，人造卫星家族日益庞大，通讯卫星、广播卫星，资源卫星、气象卫星、侦察卫星等纷纷登空上天。这些航天器都载有大量的仪器设备，这些仪器设备进行工作都离不开电源，需要足够的持续不断的电能，而且要求重量轻，寿命长，使用方便，能承受各种冲击、振动的影响。在地球外层空间，太阳辐射强度为地面的1.3～1.7倍，采用太阳电池阵可减轻卫星的重量，太阳能光伏电池阵由一块块太阳电池板组成，或贴于卫星表面，或成伞状、翅膀状，它可以吸收太阳光把光能转换成电能，部分供仪器设备使用，部分存入蓄电池中。由于卫星绕地球运行，有时会进入地球的阴影之内，阳光被地球遮隔，这时太阳能光伏电池就会立即停止工作，由蓄电池来供电，利用可重复充电的蓄电池解决卫星进入轨道背阴区时的供电问题。这样，太阳能光伏电池和储能蓄电池联合使用，就能够不间断地给卫星供电，以太阳能光伏电池作为电源可以使卫星安全工作达20年之久，从而彻底取代了只能连续工作若干日的化学电池，为航天事业的发展提供了一种新的能源动力。
2、太阳电池在飞船上的应用
太阳能光伏发电技术在飞船上的应用也较多，太阳能电池阵的主要作用是在光照期为飞船提供电能，其中供电阵为飞船上负载直接供电，充电阵为蓄电池组充电。太阳能电池阵是飞船上电能的直接来源，整个飞船的动力来源，如果没有太阳能电池阵，整船将无法工作。飞船升空后，太阳能光伏电池翼要展开并完成对日定向跟踪，为飞船提供充足的电能保障。从1999年11月20日开始，我国“神舟一号”至“神舟七号”飞船相继成功发射，太阳能光伏电池有着不可磨灭的功劳。我国“神七”飞船主电源太阳能光伏电池阵为左右两翼帆板组成，每翼分别为4块太阳能光伏电池板，上面密密麻麻排布的是单晶硅高效单体电池，整船共使用太阳能电池11690片，布片系数已达到92.5%，光电转换效率和布片系数达到国际同类产品先进水平。“神舟七号”进入预定轨道后发射了一颗“伴星”，这是我国航天飞船首次发射微小伴随卫星。在这颗“伴星”的表面，“穿着”严密的“护身铠甲”，这就是飞船微小伴随卫星太阳能光伏电池阵。伴飞卫星星体结构为六面体，其中五个面粘贴太阳能光伏电池，科研人员选用了转换效率较高的三结砷化镓太阳能光伏电池作为基本发电单元，单体电池平均光电转换效率达27%。它们的任务是为“伴星”负载及蓄电池组提供电能，能够最大限度地将太阳能量转换成电能。目前，世界上只有三个国家有能力发射载人飞船，而我国是其中之一，这代表我国的航空技术和电池发展水平在国际上处于领先地位。
空间领域应用的太阳能光伏电池要求具备光电转换效率高、抗辐照性能好、温度特性好、可靠性高等特点，太阳能光伏电池通过短短几十年的发展，由单一的晶体硅电池向碲化隔、砷化镓电池、非晶薄膜电池等发展，其电池的光电转换效率由5%达到了砷化镓电池的36%。目前我国空间用太阳能光伏电池主要以经济性好，工作稳定的高效晶体硅太阳能光伏电池为主，砷化镓太阳电池有着较高的光电转换效率和较好的抗辐射性能，也有着硅太阳电池无法比拟的优越性，单结砷化镓太阳电池已得到了大规模空间应用，多结级联砷化镓太阳电池和薄型高效硅太阳电池发展也较为迅速。由于不同成分组成的太阳能光伏电池有着不同的优点，它们在空间应用的不同的岗位上发挥着各自的作用。
3、太空太阳能发电技术应用
太空太阳能发电技术是利用卫星在太空中把太阳能聚集起来，然后把能量集中射向地面，再转变成电能供人类使用，即我们所说的空间电站。从长远的能源供需和环境保护的角度看，可再生能源将成为维持人类长期发展的能源基础。充分利用空间太阳能巨大的能量和连续供电的优势，解决大容量储能问题，空间太阳能发电站将可能解决人类对于清洁能源的需求难题，为人类提供灵活的电力供应。在距离地球36000公里的太空中，阳光的强度是1.36KW/m2，地球上由于太阳光穿过大气层时受到大气的吸收和散射，强度减少到1KW/m2，在地理纬度较高的地方，由于太阳光斜射，得到的能量还得打折扣。在太空中，太阳照射的时间比地球上长的多，太空太阳能发电可提供恒定而没有污染的能量，这与地面上断断续续、受云层遮盖影响较大的太阳能利用方式有很大区别，而且不会象燃料电厂那样排放污染物，也不会象核电站那样产生放射性废料。由于太空是一个超洁净的环境，太阳能电池的表面不会粘上任何尘土，无需维护。在太空中建设太阳能空间电站有着上述诸多优点，是以后电源供应的主要方向之一，有很好的发展前景。
我国既是一个能源大国，也是一个航天大国。我国在发展可再生能源方面做了大量的工作，但利用规模还十分有限，今后应大力发展地面和空间太阳能发电技术，解决太阳能特别是太阳能光伏发电技术的大规模利用问题。空间太阳光伏能电站作为未来的一种可再生能源系统，是一个宏伟的空间和地面工程，它涉及到许多重要的技术领域，开展这方面的研究将会大大促进我国能源领域和航天领域的可持续发展。因此，对于我国而言，空间太阳能光伏电站发展的战略机遇正在悄然来临，空间太阳能光伏电站应是我国在空间领域能源发展的重要方向。
结束语
太阳能量作为一种清洁的可再生能源用于空间发电有着无比的优越性，随着科技的进步，将会有越来越多的太阳能光伏电池应用于空间发电，其电性能、抗辐射性能、稳定性也会有大幅度提高，太阳能光伏发电在空间中的应用技术将会越来越成熟，为人类文明发展和技术进步做出巨大贡献。
【关键词】太阳能；发电；空间；现状；应用
引言
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，关键元件是太阳能光伏电池。太阳能光伏电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。由于太阳能光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、太阳能量随处可得等特点，它在工作中无机械转动部件、故障率低、免维护，其可应用于多个领域。由于空间飞行器对电源要求的特殊性，太阳能光伏发电在空间领域更有其特殊的推广前景。
1、太阳能电池在卫星和飞行器上的应用
1953年美国贝尔研究所首先应用光伏原理试制成功硅太阳电池，获得6%光电转换效率的成果。太阳能电池的出现，好比一道曙光，尤其是航天领域的科学家对它更是注目，因为它在特殊条件下是电力基本供应的绿色洁净能量来源。
随着航天技术及宇宙空间技术的发展，人造卫星家族日益庞大，通讯卫星、广播卫星，资源卫星、气象卫星、侦察卫星等纷纷登空上天。这些航天器都载有大量的仪器设备，这些仪器设备进行工作都离不开电源，需要足够的持续不断的电能，而且要求重量轻，寿命长，使用方便，能承受各种冲击、振动的影响。在地球外层空间，太阳辐射强度为地面的1.3～1.7倍，采用太阳电池阵可减轻卫星的重量，太阳能光伏电池阵由一块块太阳电池板组成，或贴于卫星表面，或成伞状、翅膀状，它可以吸收太阳光把光能转换成电能，部分供仪器设备使用，部分存入蓄电池中。由于卫星绕地球运行，有时会进入地球的阴影之内，阳光被地球遮隔，这时太阳能光伏电池就会立即停止工作，由蓄电池来供电，利用可重复充电的蓄电池解决卫星进入轨道背阴区时的供电问题。这样，太阳能光伏电池和储能蓄电池联合使用，就能够不间断地给卫星供电，以太阳能光伏电池作为电源可以使卫星安全工作达20年之久，从而彻底取代了只能连续工作若干日的化学电池，为航天事业的发展提供了一种新的能源动力。
2、太阳电池在飞船上的应用
太阳能光伏发电技术在飞船上的应用也较多，太阳能电池阵的主要作用是在光照期为飞船提供电能，其中供电阵为飞船上负载直接供电，充电阵为蓄电池组充电。太阳能电池阵是飞船上电能的直接来源，整个飞船的动力来源，如果没有太阳能电池阵，整船将无法工作。飞船升空后，太阳能光伏电池翼要展开并完成对日定向跟踪，为飞船提供充足的电能保障。从1999年11月20日开始，我国“神舟一号”至“神舟七号”飞船相继成功发射，太阳能光伏电池有着不可磨灭的功劳。我国“神七”飞船主电源太阳能光伏电池阵为左右两翼帆板组成，每翼分别为4块太阳能光伏电池板，上面密密麻麻排布的是单晶硅高效单体电池，整船共使用太阳能电池11690片，布片系数已达到92.5%，光电转换效率和布片系数达到国际同类产品先进水平。“神舟七号”进入预定轨道后发射了一颗“伴星”，这是我国航天飞船首次发射微小伴随卫星。在这颗“伴星”的表面，“穿着”严密的“护身铠甲”，这就是飞船微小伴随卫星太阳能光伏电池阵。伴飞卫星星体结构为六面体，其中五个面粘贴太阳能光伏电池，科研人员选用了转换效率较高的三结砷化镓太阳能光伏电池作为基本发电单元，单体电池平均光电转换效率达27%。它们的任务是为“伴星”负载及蓄电池组提供电能，能够最大限度地将太阳能量转换成电能。目前，世界上只有三个国家有能力发射载人飞船，而我国是其中之一，这代表我国的航空技术和电池发展水平在国际上处于领先地位。
空间领域应用的太阳能光伏电池要求具备光电转换效率高、抗辐照性能好、温度特性好、可靠性高等特点，太阳能光伏电池通过短短几十年的发展，由单一的晶体硅电池向碲化隔、砷化镓电池、非晶薄膜电池等发展，其电池的光电转换效率由5%达到了砷化镓电池的36%。目前我国空间用太阳能光伏电池主要以经济性好，工作稳定的高效晶体硅太阳能光伏电池为主，砷化镓太阳电池有着较高的光电转换效率和较好的抗辐射性能，也有着硅太阳电池无法比拟的优越性，单结砷化镓太阳电池已得到了大规模空间应用，多结级联砷化镓太阳电池和薄型高效硅太阳电池发展也较为迅速。由于不同成分组成的太阳能光伏电池有着不同的优点，它们在空间应用的不同的岗位上发挥着各自的作用。
3、太空太阳能发电技术应用
太空太阳能发电技术是利用卫星在太空中把太阳能聚集起来，然后把能量集中射向地面，再转变成电能供人类使用，即我们所说的空间电站。从长远的能源供需和环境保护的角度看，可再生能源将成为维持人类长期发展的能源基础。充分利用空间太阳能巨大的能量和连续供电的优势，解决大容量储能问题，空间太阳能发电站将可能解决人类对于清洁能源的需求难题，为人类提供灵活的电力供应。在距离地球36000公里的太空中，阳光的强度是1.36KW/m2，地球上由于太阳光穿过大气层时受到大气的吸收和散射，强度减少到1KW/m2，在地理纬度较高的地方，由于太阳光斜射，得到的能量还得打折扣。在太空中，太阳照射的时间比地球上长的多，太空太阳能发电可提供恒定而没有污染的能量，这与地面上断断续续、受云层遮盖影响较大的太阳能利用方式有很大区别，而且不会象燃料电厂那样排放污染物，也不会象核电站那样产生放射性废料。由于太空是一个超洁净的环境，太阳能电池的表面不会粘上任何尘土，无需维护。在太空中建设太阳能空间电站有着上述诸多优点，是以后电源供应的主要方向之一，有很好的发展前景。
我国既是一个能源大国，也是一个航天大国。我国在发展可再生能源方面做了大量的工作，但利用规模还十分有限，今后应大力发展地面和空间太阳能发电技术，解决太阳能特别是太阳能光伏发电技术的大规模利用问题。空间太阳光伏能电站作为未来的一种可再生能源系统，是一个宏伟的空间和地面工程，它涉及到许多重要的技术领域，开展这方面的研究将会大大促进我国能源领域和航天领域的可持续发展。因此，对于我国而言，空间太阳能光伏电站发展的战略机遇正在悄然来临，空间太阳能光伏电站应是我国在空间领域能源发展的重要方向。
结束语
太阳能量作为一种清洁的可再生能源用于空间发电有着无比的优越性，随着科技的进步，将会有越来越多的太阳能光伏电池应用于空间发电，其电性能、抗辐射性能、稳定性也会有大幅度提高，太阳能光伏发电在空间中的应用技术将会越来越成熟，为人类文明发展和技术进步做出巨大贡献。