甘志星

北京時間2015年3月9日，全球最大的太陽能飛機“陽光動力2號”于阿聯(lián)酋首都阿布扎比正式開啟長達數(shù)月的環(huán)球之旅。按照此前指定的飛行路線圖，在長達3.5萬千米的飛行旅途中，飛機將途經阿拉伯海、印度、緬甸、中國、太平洋、美國、大西洋、南歐和北非，并最終返回阿布扎比。4月22日凌晨，“陽光動力2號”已抵達南京祿口國際機場。如果此次環(huán)球之旅順利，“陽光動力2號”將成為世界上首架環(huán)球航行的太陽能飛機。

直擊“陽光動力2號”

從外形上看，“陽光動力2號”就像一只展翅翱翔的雄鷹，它有一對翼展達72米的翅膀，但機身非常窄小，機艙不到4平方米，只能容納1名飛行員，質量有2.3噸。飛機“身輕如燕”的奧秘正在于機身和機翼均采用了極輕的碳纖維材料，這能最大程度上減輕機身質量，同時也能極大減少飛行過程中的動力消耗?！瓣柟鈩恿?號”寬大的機翼中共鑲嵌了來自美國加利福尼亞州光伏企業(yè)SunPower提供的17248片高效太陽能電池，它能將所吸收的22.7%的太陽能轉換為可利用的能量。

高效的太陽能電池可以產生最大70千瓦的功率，輸出的電力可以帶動四扇直徑4米的雙葉螺旋槳給飛機提供動力，使飛機維持每小時50～100千米的飛行速度。太陽能電池板所產生的電能，除了供其日間飛行外，還可以將多余的電能儲存在發(fā)動機吊艙中重達633千克的鋰聚合物電池組。這樣一來，有了能量儲備的飛機不但能在白天飛行，同時也能保證夜間的飛行，迎來新一天的陽光。

“陽光動力2號”受天氣條件等因素的制約，飛機很難僅僅依靠太陽能進行不間斷的飛行，環(huán)球飛行過程，“陽光動力2號”在空中的實際飛行時間約為25天。它每隔數(shù)天降落一次，完成2名飛行員的互換，與此同時還會完成飛機檢修等一系列工作。

“陽光電源”起底

太陽能電池種類繁多，乘著陽光環(huán)游世界的“陽光動力2號”采用的又是哪一種呢？目前太陽能發(fā)電主要有太陽能熱電和太陽能光伏發(fā)電兩種形式：太陽能熱電通過匯聚太陽光加熱鍋爐，將太陽能轉變成熱能，再通過機械能裝置將熱能轉變成電能；太陽能光伏發(fā)電利用太陽光照射在半導體材料上的光電效應，直接收集電子流進行發(fā)電。

在眾多光伏電池中，硅基太陽能電池是最為成熟的光伏電池。根據(jù)硅材料的不同，可分為單晶硅薄膜太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池等多種。單晶硅薄膜太陽能電池的轉換效率最高的，實驗室的轉換效率可達24.7%，規(guī)模生產時也可達15%～18%，在大規(guī)模工業(yè)生產中占據(jù)著主導地位，雖然在轉換效率上遠優(yōu)于其他兩種，但單晶硅的成本卻居高不下。多晶硅薄膜太陽能電池成本低廉，在實驗室的轉換效率可達18%，工業(yè)規(guī)模生產的轉換效率也可達到10%，具有非常樂觀的市場潛力。非晶硅薄膜太陽能電池成本同樣低廉，實驗室轉換效率也可達10%以上，但由于其穩(wěn)定性不高，這極大地限制了它的推廣使用。如果能解決穩(wěn)定性問題，它必將成為太陽能電池領域的一顆新星。

“逐日之旅”動力揭秘

至此，“陽光動力2號”的動力之謎已慢慢浮出水面。傳統(tǒng)的太陽能熱電電池需要借助巨大的反光鏡和笨重的機械設備汽輪機輔助發(fā)電，這無疑會增加飛行器的飛行負擔。由此看來，“陽光動力2號”采用的應該是硅基太陽能電池，從它高達22.7%的能量轉換效率推斷，動力之源非單晶硅薄膜太陽能電池莫屬。

單晶硅薄膜太陽能電池不但在“陽光動力2號”的環(huán)球之旅中有不俗的表現(xiàn)，在“游弋”于太空中的航天器，如“嫦娥號”系列、“天宮一號”以及“玉兔號”月球車，都有單晶硅薄膜太陽能電池的精彩亮相。