3月18日,在重庆市科协举办的“学会专家谈科技促民生”系列访谈中,美国医学与生物工程院院士、西南大学洁净能源与先进材料研究院院长李长明和重庆市航空学会秘书长杨斌对“阳光动力2号”进行了解密。

         单晶硅薄膜太阳能电池搭配锂电池,电能的利用率超过90%,今后或可用超级电容器代替锂电池

       动力

        “‘阳光动力2号’是全球首架以太阳能作动力的飞机,它目前正在完成一项史无前例的任务——在不使用任何燃油的情况下进行环球飞行。”杨斌说,“阳光动力2号”机翼上镶有17248片太阳能电池板,这些电池板每块仅厚135微米,相当于人类一根头发丝的厚度。

         不过,为了满足昼夜飞行的需要,它的发动机吊舱中还安装了633公斤重的锂离子电池,以进行能量储备。这样,太阳能电池板所产生的电量,除了供其日间飞行外,还可以实现夜间飞行。

       “‘阳光动力2号’使用的太阳能电池板属于第一代单晶硅薄膜太阳能电池。”李长明称,作为目前最先进、可靠的太阳能电池之一,它将太阳能转化为电能的效率较高,能达到23%左右,而且电能的利用率超过了90%,这在现有的太阳能电池技术中水平已经相当高了。

         李长明表示,太阳能作为清洁能源,有着广阔的应用前景。除了单晶硅薄膜太阳能电池以外,目前也有科学家在开发更多的新型太阳能电池,如氧化物太阳能电池,其成本只有单晶硅薄膜电池成本的1/4,不过,它还亟待解决使用寿命不长的问题。

        “阳光动力2号”是用太阳能电池板搭配锂电池来进行储能。今后,在太阳能推广应用过程中,还可以让太阳能电池板搭配超级电容器,让超级电容器作为储能装置,实现更大规模地储能。

       “相比锂电池,超级电容器的特点就是功率大,能够瞬间释放巨大的能量。”李长明说,如果“阳光动力2号”用上超级电容器,或许能解决它如今只能“龟速”上升或下降的问题。

         李长明透露,目前,他正在研发一种电池型超级电容器,以替代现在广泛使用的锂电池,用于手机或电动汽车。“今后电池型超级电容器用在手机上,或许能实现1分钟就充满电,而使用时间可长达1个星期。”

         “穿”了一身用蜂窝状碳纤维材料做的“衣服”,今后这或将在可穿戴设备中应用。

        材料

         杨斌介绍,“阳光动力2号”体型庞大,翼展达到72米,比波音747客机还要宽。不过,其重量只有2.3吨,相当于一辆小汽车的重量。

         它是如何做到减重的?“这是因为‘阳光动力2号’整体结构的80%都采用了蜂窝状的碳纤维材料。”杨斌介绍,碳纤维材料的质量轻,每立方米仅重25克,密度是纸张的1/3,但其强度却能达到飞行要求。大量使用碳纤维材料,也让它能够节约更多动力。

       “阳光动力2号”的最大飞行高度为8500米,在高空中温度是相当低的,可能达到零下30℃。但是为了减轻重量,它并没有安装加热设备。那么,它又是如何保温的?“这也得益于碳纤维材料,它的保温效果很好。”李长明表示,“穿”了一身用蜂窝状碳纤维材料做的“衣服”,让“阳光动力2号”能抵御高空寒冷。

        实际上,碳纤维材料的用途很多,除了飞机、汽车、摩托车及建筑等可以应用外,日常使用的冰箱、保温杯等都可采用这种材料。另外,导电碳纤维还具有高导电性、耐腐蚀、耐磨等特点,今后或将在可穿戴设备中应用,作为其导电元件获取能量。

       “目前,碳纤维材料的成本还比较高,所以还未得到广泛的应用。今后若实现规模化生产,则将解决这一应用瓶颈。”李长明称。

相关链接

阳光动力2号

        “阳光动力2号”是目前全球最大的太阳能飞机。飞机在当地时间3月9日早晨7时12分(北京时间3月9日11时12分)从阿联酋首都阿布扎比起飞,开始首次环球飞行。按照此前公布的环球飞行路线图,“阳光动力2号”环球飞行总里程为3.5万公里,共停留12个城市,其中包括中国的重庆和南京。