在航空航天场上，卫星的能源供应至关重要，因为主要能源采集设备直接影响卫星的性能和运营寿命，太阳能电池板的效率。 Cubesats和Starlink卫星代表不同类型的卫星应用，每个卫星应用都具有其自身的太阳能电池板技术和效率。
立方太阳能电池板的效率
技术选择和效率性能
立方体由于量有限而对太阳能电池板的效率和空间利用有极高的要求。目前，许多立方体卫星使用三重连接的砷化甲苯固体（GAAS）太阳能电池。这种类型的电池由具有不同带隙宽度的多层半导体材料组成，可以更有效地利用不同波长的太阳光，从而提高光电转换效率。例如，Endurosat的3U太阳能电池板使用三个连接空间级太阳能电池，初始效率超过29.5％。在低地球轨道（LEO）运行5年后，细胞效率仍然可以保持在29％以上。美国Hanergy的子公司Alta设备的Alta薄膜太阳能技术太阳能技术在美国获得了世界纪录，单个连接太阳能电池效率为29.1％。这些高效率的电池技术为立方体提供了在有限的表面积上获得更多电力的可能性。
影响效率的因素
立方卫星太阳能电池板的效率受到各种因素的影响。从太空环境的角度来看，卫星暴露于宇宙射线和轨道上高能颗粒的辐射，这可能会对电池材料的晶格结构造成损坏，然后降低电池效率。例如，在高辐射环境中，某些太阳能电池的性能将逐渐下降。温度也是关键因素。在太空中，卫星的表面温度发生了巨大变化。当电池温度升高时，其内部特性（例如电子迁移率变化），导致开路电压和总体效率降低。此外，卫星态度的变化导致太阳能电池板接收阳光的角度不断变化。当阳光以低角度发光时，某些光被反射，无法有效地吸收和转换，从而导致效率损失。
Starlink卫星太阳能电池板的效率
技术发展和提高效率
作为SpaceX建立全球卫星互联网的关键，卫星链的太阳能电池板技术也正在开发。早期的Starlink卫星的太阳能电池板面积和效率相对有限，但是随着技术的进步，太阳能电池板区域逐渐提高，效率显着提高。 2020年V1.5 Starlink卫星的太阳能电池板区域约为30平方米，带宽约为30Gbps；到2023年，V2Mini Starlink卫星的太阳能电池板面积约为104.96平方米，带宽增加约为80Gbps。未来的计划是使用星舰发布全尺寸V2 Starlink卫星，每个卫星的太阳能电池板区域预计将超过210平方米。大型太阳能电池板与不断改进的电池技术相结合，可以使Starlink卫星获得更多的电力，以支持其通信设备和其他设备的运行。在效率方面，现代航天器中常用的多晶硅太阳能电池板可以达到15％以上的转化效率，而Starlink卫星可能会使用更有效的多晶硅或芳香胺材料。根据数据，一个30平方米的太阳能电池板的效率约为18％，可以在低地球轨道上提供6000瓦的功率，为Starlink卫星提供必要的能源安全，以实现全球通信覆盖。
效率优化策略
为了进一步提高太阳能电池板的效率，SpaceX采用了一系列优化策略。在卫星设计中，使用精确的轨道控制和态度调整来确保太阳能电池板尽可能长时间地面对太阳，从而减少由角偏差引起的光损失。在太阳能电池板的制造过程中，我们不断改善生产过程，提高材料纯度和电池整合，降低内部电阻，并在传输和转换过程中最大程度地减少能量损失。同时，Starlink卫星系统还在能源管理方面做出了巨大的努力，优化了硬件配置和软件算法以减少不必要的能源消耗，并确保可以有效利用太阳能电池板产生的电力。
两者和行业前景的比较
立方体太阳能电池板专注于在有限的空间中实现高转换效率，以满足其特定的微型化任务要求，例如科学探索，技术验证等。另一方面，Star Link Link Link Link链条卫星太阳能电池板专注于为卫星通信系统提供足够的能源，并通过区域扩展来实现全球互联网访问服务，并通过大型销售效率来实现全球互联网访问服务。随着材料科学和航空航天技术的持续发展，预计将来，太阳能电池板在其他卫星上的效率将在未来进一步提高。可能会出现新的电池材料和结构，例如有前途的技术，例如钙钛矿太阳能电池，预计将应用于航空航天场，将卫星能源供应技术推向新的高度，并为更复杂和长期的太空任务提供固体能源基础。
