光伏黑科技又立大功！“天问一号”的发射也要靠它运转

7月23日，长征五号遥四运载火箭成功发射首次火星探测任务“天问一号”探测器，火箭成功将探测器送入预定轨道，开启火星探测之旅，迈出了我国自主行星探测第一步。

作为我国首次火星探测任务，“天问一号”将通过一次发射任务，实现对火星的“环绕、着陆、巡视”三个目标。而支撑“天问一号”完成这一跨越式方案的，是我国在行星探测和基础科学研究方面的技术进步和全面发展。

“天问一号”探测器由轨道器、着陆器、巡视器三个部分组成，其中巡视器心脏使用的是太阳能电池板供电方式，采用能适应火星环境的三结砷化太阳能电池阵列，这个技术是我国最先进的实用性太阳能电池阵列，也安装在我国新一代载人飞船、“北斗三号”导航卫星、“玉兔号”月面巡视器上。

作为承担火星巡视探测重任的火星车，除了要携带多种精密探测仪器外，最重要的就是能源供应，它关系到火星车的“生死存亡”。为了完成为期90天的巡视探索任务，“天问一号”装有四块太阳能电池板，为火星车提供充足的能量供应和储备。

在此之前的神舟早期任务中，航天器上使用的是多晶硅太阳能电池板。多晶硅技术也是目前光伏发电的基础技术，但是转换效率并没有砷化镓电池高。

砷化镓电池属于太阳能光伏发电，我们常说的硅晶电池分为单晶硅和多晶硅，转换率普遍在20％左右。砷化镓电池比较先进，是目前第三代太阳能光伏发电技术，实验室内已经实现了50％的转换率，未来还会进一步提高，生产型转换率维持在30％左右。

考虑到火星表面环境恶劣，表面温度为－110℃到30℃，且常出现沙尘暴，漫天飞舞的沙尘可延续数周以上，会对太阳能电池板阵列造成极大干扰。

针对尘埃覆盖的情况，我国科研人员提出了电除尘的技术，可清除电池板上的尘埃。太阳能板的表面进行了防尘涂层处理，可有效防止太阳能板被沙尘覆盖，光线透过率降低导致电池输出功率下降，同时影响电池的热性能，造成电池温度升高，性能降低。

白天，火星表面阳光充足时，火星车会利用太阳能电池发出的电能，一部分用于工作，一部分储存在蓄电池中；到了夜晚，太阳落山，火星车利用储存的电能，继续工作。

火星车顶部像双筒望远镜样子的设备叫作集热窗，它可以直接吸收太阳能，然后利用一种叫作正十一烷的物质储存能量。白天，火星温度升高，这种物质吸热融化，到了晚上，温度下降，这种物质在凝固的过程中，释放热能，这样效率可以达到80％以上。

此次火星探测器降落区域纬度低，太阳光照较为充足，90天的设计使用寿命下，太阳能已足以保证能量供应。

我国当前正在开展关键技术研究，推动深空探测工程实施。预计2030年前后，我国行星探测的“问天之旅”将包括火星采样返回、小行星探测、木星系探测等。

随着航天技术发展，在深空探测领域光伏发电技术将起到非常重要的作用。本次探测火星只是迈出了第一步，此后的建立火星基地等都需要用到太阳能技术，从深空探测、行星探测的角度看，光伏发电潜力无限。