德國波茨坦大學(xué)的研究團隊近日取得了一項令人矚目的科學(xué)突破，他們在《Device》雜志上發(fā)表的研究報告顯示，成功利用模擬月球塵埃制造出了太陽能電池。這一創(chuàng)新成果為解決太空探索中的能源供應(yīng)難題提供了新的思路。

在當(dāng)前的太空探索中，雖然使用的太陽能電池效率高達30%至40%，但其高昂的成本和重量卻成為了一大障礙。這些電池通常使用玻璃或厚箔作為覆蓋材料，不僅造價不菲，而且重量較大。因此，將這些電池從地球運往太空，不僅運輸成本巨大，還大大增加了航天器的發(fā)射重量。波茨坦大學(xué)研究團隊的負責(zé)人費利克斯·朗對此表示，當(dāng)前的運輸方式并不理想。

為了克服這一難題，朗的團隊開始探索利用月球上現(xiàn)有的材料來制造太陽能電池。他們計劃用月球塵埃制成的玻璃，即月球玻璃，來替代傳統(tǒng)的地球制造玻璃。這一創(chuàng)新方案有望將航天器的發(fā)射質(zhì)量減少99.4%，運輸成本降低99%，從而極大地推動長期月球基地的建設(shè)。

為了驗證這一想法的可行性，研究人員將模擬月球塵埃的物質(zhì)熔化成月球玻璃，并用它制造出了新型太陽能電池。他們結(jié)合了月球玻璃和鈣鈦礦，后者是一種成本低廉、制造簡單且高效轉(zhuǎn)化陽光的晶體類別。實驗結(jié)果顯示，新型太陽能電池在發(fā)送到太空的每克材料上產(chǎn)生的能量是傳統(tǒng)太陽能電池板的100倍。

朗進一步指出，月球玻璃太陽能電池不僅重量輕，而且對輻射更加穩(wěn)定。相比之下，傳統(tǒng)電池在太空環(huán)境中會逐漸退化。當(dāng)研究團隊用太空級別的輻射照射太陽能電池時，月球玻璃版本的電池表現(xiàn)明顯優(yōu)于地球制造的電池。月球玻璃由于含有天然的棕色雜質(zhì)，因此更加穩(wěn)定，能夠防止進一步變暗，從而使電池更加耐輻射。

研究團隊還發(fā)現(xiàn)，制造月球玻璃的過程異常簡單。他們不需要復(fù)雜的純化過程，僅依靠集中陽光就能提供將月球塵埃熔化成玻璃所需的極端溫度。通過調(diào)整月球玻璃的厚度和太陽能電池的成分，團隊成功實現(xiàn)了10%的效率。他們相信，如果進一步優(yōu)化設(shè)計，使用更透明的月球玻璃，效率有望提升至23%。

然而，月球環(huán)境也帶來了一些獨特的挑戰(zhàn)。低重力可能會影響月球玻璃的形成方式，而目前用于處理鈣鈦礦的溶劑在月球的真空環(huán)境中無法使用。極端的溫度變化也可能對材料的穩(wěn)定性構(gòu)成威脅。為了驗證月球塵埃太陽能電池的可行性，研究團隊計劃將一個小型實驗送往月球，在真實的月球條件下進行測試。

朗表示，科學(xué)家們一直在探索利用月球塵埃的各種方法，從提取水作為燃料到用月球磚建造房屋?，F(xiàn)在，他們又將月球塵埃轉(zhuǎn)化為太陽能電池，這一創(chuàng)新成果有望為未來月球城市提供所需的能源。這一突破不僅為太空探索提供了新的能源解決方案，也展示了月球資源的巨大潛力。