北京時間2日凌晨2點17分，中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號乙”運載火箭，將中國探月工程二期的嫦娥三號月球探測器成功送入太空。嫦娥三號承擔(dān)著中國首次月球軟著陸和月面巡視勘察重任，是中國發(fā)射的第一個地外軟著陸探測器和巡視器，也是美國阿波羅計劃結(jié)束后全球重返月球的第一個軟著陸探測器。目前，全球只有美國、前蘇聯(lián)成功實施過13次無人月球表面軟著陸。

隨著凌晨02:19嫦娥三號探測器太陽能帆板成功展開，業(yè)內(nèi)關(guān)注人士，對于探測器太陽能電池帆板的關(guān)注，也逐漸匯焦。

航天器上的能源來源有三種：一是電池，二是核發(fā)電，三是太陽能。目前人類在太空的航天器搜集太陽能主要通過太陽能電池帆板也就是所說的太陽能電池陣，將太陽的光能轉(zhuǎn)換成電能。

早期航天器上的太陽能電池陣是設(shè)置在航天器的外表面。

后來由于航天器用電量需求的增加，才發(fā)展為巨大的帆板的，而且這種帆板的面積不斷增大，發(fā)展到現(xiàn)在，多數(shù)已經(jīng)像翅膀一樣在航天器的兩邊展開，所以太陽能電池帆板又叫做太陽翼。太陽翼上貼有半導(dǎo)體硅片或砷化鎵片，靠它們將太陽光的光能轉(zhuǎn)換成電能。國際空間站的桁架的兩端安裝了數(shù)對大型的太陽能電池帆板，它們是國際空間站動力和能源的主要提供裝置。

我國太陽能電池的研制最先就是應(yīng)用于航天方面的，在“實踐1號衛(wèi)星”的航天過程中首次使用。雖然經(jīng)歷了很多的挫折和失敗，但同時也得到了更多寶貴的經(jīng)驗。在1971年“實踐1號衛(wèi)星”成功發(fā)射，經(jīng)過8年的使用，硅太陽電池功率衰減也只有15%。

太陽能帆板組成

1.本體安裝的太陽能帆板：

本體安裝的太陽能帆板是各類太陽電池陣中最簡單的一個，主要用于很多早期較小型的衛(wèi)星。這種衛(wèi)星一般是功率要求比較低而且是自旋穩(wěn)定的。這種情況下的太陽能帆板的利用率很低，而且有最大輸出功率的限制，一般這種太陽能帆板的功率是50W到1000W。但是這種太陽能帆板相對于可展開的種類比較簡單，危險性小甚至沒有危險。

2.可展開的太陽能帆板：

一種是方位(相對于衛(wèi)星本體軸線)總是保持固定的太陽能帆板;另一種是通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)或消旋平臺與衛(wèi)星連接，在衛(wèi)星沿其軌道運動時，能保持對太陽的定向的太陽能帆板。還有一種是是按照其安裝太陽能基板來分類的：剛性板和柔性板，它們主要是根據(jù)基板本身的物理性質(zhì)決定的，與太陽能帆板性質(zhì)無關(guān)。

在眾多種類中，剛性太陽能帆板是最常用的類型，這主要是因為它制造比較簡單可靠。然而剛性基板的質(zhì)量有時會很大，大功率的尤其如此。所以在1965年到1971年之間，雖然曾采取多種方式來減輕太陽能帆板的重量，但都以失敗告終。直到在新材料和新工藝有較大突破后，這種太陽能帆板才重新得到重視。

對于大功率要求來說，輕重量的柔性太陽能帆板就很有前途。但是其在收藏時不能提供功率，而且在裝卸和試驗期間很容易被破壞，它比剛性可展開的太陽能帆板復(fù)雜得多。

國外太陽帆板簡介

歐洲的柔性卷式太陽帆板

歐洲空間技術(shù)中心和德國宇航研究有限公司聯(lián)合，與通用電氣、無限電器材分公司研制了兩種卷紙?zhí)柗逑到y(tǒng)：ROSA和DORA。

ROSA是指單敷層卷式太陽帆板，DORA值得是雙敷層卷式太陽帆板。兩種系統(tǒng)中都是用可伸展的雙貯管式帆杠把卷在圓筒上的柔性敷層展開。

美國為近太空飛艇開發(fā)新型太陽能電池技術(shù)

美空軍研究實驗室(AFRL)一直在研究采用非晶硅和多晶體銅銦鎵硒(CIGS)的薄膜太陽能電池技術(shù)。雖然這種電池不如更加新型的晶體硅多結(jié)太陽能電池有效，但其柔軟和輕質(zhì)的特點使之可以用于厚度只有千分之一英寸(約0.305mm)的聚合物上，玻璃之類較重的底層物目前被用于地面太陽能電池陣。

AFRL認(rèn)為，若將用于空間飛行器的薄膜太陽能電池陣貼在輕質(zhì)支撐表面，那么與當(dāng)前最新的晶體硅多結(jié)剛性支撐太陽能電池陣相比，其成本只有后者的20%，單位功率比后者高7倍，可裝載體積比后者高10倍，并具有更好的抗輻射能力。而且新型薄膜陣在效費比和產(chǎn)品體積方面都更有優(yōu)勢。

薄膜陣是在不使用易碎的晶體硅多結(jié)陣的情況下、能滿足HAA能量需求的惟一途徑。此外，其輕質(zhì)特點還可降低對高空飛艇(HAA)升力的要求，因為其重量每增加1磅(0.4536kg)，就需要HAA增加數(shù)百立方英尺的氣體來提供升力。HAA的薄膜陣將與單片集成電路集成，并通過集成電路板而不是焊接工藝互連，將在提高輸出功率和工作效率的同時減輕重量。

目前的薄膜陣效率約為9.5%，HAA上使用的陣列大約也是這個水平，但AFRL希望能達(dá)到15%。目前，位于美國科羅拉多州戈爾登的美國國家可再生能源實驗室(屬美國能源部)已在小尺寸陣列上達(dá)到18%的效率水平，但在開發(fā)合適的制造工藝、以在更大的尺寸上保持效率方面?zhèn)涫芾_。

現(xiàn)在的太陽能電池已在功率密度上取得了極大的進(jìn)步。

展望

航天器太陽帆板作為航天器的一部分，必將隨著航天的不斷發(fā)展的到創(chuàng)新。當(dāng)今世界各國對于航天事業(yè)的關(guān)注力越來越來，而航天事業(yè)的發(fā)展也成為各國在軍事、經(jīng)濟(jì)上競爭方面，航天所擔(dān)任的責(zé)任也就越來越大，對于技術(shù)上的要求也必將越來越多。怎么更好的適應(yīng)航天器的特殊任務(wù)，對于航天器太陽帆板而言，也是今后的努力方向。

同時，在其他各項科技蓬勃發(fā)展的今天，更多的結(jié)合其他先進(jìn)科技，也是太陽帆板的必然趨勢。比如新型材料的使用，能夠使太陽帆板的特殊環(huán)境下工作，或者是可以讓太陽帆板完成特殊的工作。根據(jù)前文提到的航天器太陽帆板的發(fā)展，也可看出其未來方向，材料，結(jié)構(gòu)，柔韌性等等。而隨著國家航天科技的飛躍發(fā)展，太陽能光伏發(fā)電的航天應(yīng)用也越來越為人們所知。借力嫦娥三號登月，中國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)名聲將再次唱響!