月球尘埃变太阳能电池 太空基地用电有希望？

过去认为在月球上建设基地，需依赖太空船运送笨重的太阳能电池，或利用其它方法发电，以提供稳定电力。德国科学家逆向思考，决定使用月球上现有材料作成太阳能电池玻璃，以降低运输成本并实现月球发电目标。

随着马斯克的火箭和其它公司在航天领域上的发展，月球和火星目前被认为是未来太空探索和旅行的首选地。因此，在这两个地方建立起一个安全且可持续的太空基地，就成了各国航天技术重要课题。

目前，建设太空基地需要解决能源生产问题，轻量化、可靠性和成本效益是关键考量。迄今为止，大多数行星任务都依赖太阳能电池作为主要电力系统，与其能量转换效率（PCE）超过30%有关。然而，太空船运送这些电池效率低，且运输成本可达每公斤110万美元左右。

为了解决该问题，这次德国波茨坦大学（University of Potsdam）、柏林工业大学（TU Berlin）、意大利萨勒诺大学（University of Salerno）等组成的研究团队发现，利用月球风化层（月球尘埃）制成月玻璃，用于钙钛矿太阳能电池，可以大量减少太空船运送电池的成本，使长期定居月球变得更加可行性。该研究成果于4月发表在《Cell Press》期刊上。

他们使用的“月球尘埃”富含钙、铝、铁和镁等岩石成分，且里面还含有大量可制成玻璃的二氧化硅（SiO2）。“钙钛矿”（Perovskite）是一种钙钛氧化物矿物，这种物质做出来的太阳能板拥有便宜、容易制造的特性，且转换效率高于传统太阳能板，目前成为太阳能板主要研究和使用热点。

研究团队将模拟月球尘埃的物质熔化成“月玻璃”，用它与钙钛矿进行配对制造一种新型的太阳能电池。当研究团队以太空级辐射照射月玻璃太阳能电池进行测试时，发现这种电池表现优于地球制造的太阳能电池。

主要原因是地球制造的太阳能玻璃受到太空强辐射下会逐渐变黄，并逐渐降低阳光透射率与发电效率。“月玻璃”因月球尘埃中的杂质呈天然棕色，这些杂质同时起到稳定玻璃变色和增强其抗辐射性。

另外，研究团队还发现月玻璃制造简单，无需复杂的净化程序，仅需依靠聚焦阳光，就能使月球尘埃熔化至制作月玻璃所需温度。他们只需透过调整月玻璃的厚度与微调电池成分，月玻璃钙钛太阳能电池可实现约10%的光电转换效率。若月玻璃若足够清晰透明，再加上一些特殊奈米涂层，其能量转换效率可提升至23%。

然而，科学家表示在月球制造月球玻璃的过程，可能会遇到在地球上遇不到的挑战。他们担心月球低重力可能影响玻璃形成，处理钙钛矿溶剂在月球真空中可能失效，再加上剧烈的温度变化也可能威胁到材料的稳定性。