尽管看起来很疯狂，但在太空发射太阳能发电场的可能性正变得越来越科学，而不是小说。截至今年六月，剑桥大学是获得英国政府天基太阳能创新竞赛资助的八所机构之一。该竞赛是净零创新组合的一部分，该组合为低碳或可再生技术和系统的开发分配资金，以实现到 2050 年净零排放的既定目标。
虽然太阳能长期以来一直被认为是可燃物的潜在替代品，但有几个因素阻碍了其超越碳基燃料作为主要能源的可行性。一方面，地球上的太阳能电池板，特别是住宅电池，通常运行效率在 17% 到 20% 之间，最近最先进的发展接近 50%。这是由于多种因素造成的，尤其是天气条件的变化和白天时间有限。
这些都不是太空中的因素，在太空中，距离地球表面约 36,000 公里的地球静止轨道上的卫星可以每天近 24 小时连续产生能量。虽然大多数中型太阳能发电厂（包括英国的所有太阳能发电场）的年产量上限为兆瓦，但太空太阳能发电厂很容易达到千兆瓦——就上下文而言，1 吉瓦 (GW) 相当于 1,000 兆瓦，并且潜在的 10GW 年发电量将占英国净电力消耗的 1/4。太空太阳能发电场还将大大减少太阳能发电所需的土地总量，英国最大的太阳能发电场占地超过 250 英亩，最大发电量仅为 72.2 兆瓦。
“太空太阳能发电场将大大减少太阳能发电所需的土地数量”
从这些角度考虑，太空太阳能发电场似乎好得令人难以置信。不过，这项技术也有其缺点，其中最主要的是硬件在太空中的使用寿命，这种环境会带来可访问性问题，并且在考虑潜在的维修时可能会产生高昂的成本。这就是剑桥大学的新研究的用武之地。
剑桥卡文迪什实验室与南安普顿大学和英国尖端半导体公司 IQE PLC 的项目合作，正在开发轻质太阳能电池板，这种电池板在高强度太阳辐射下不会老化。该大学材料物理学教授路易丝·赫斯特 (Louise Hirst) 和她的团队目前正在致力于生产聚光光伏设备（将光能转化为电能的太阳能技术），由于其超薄特性，能够抵抗辐射造成的劣化，并且实施综合光管理技术。
超薄太阳能电池比较厚的太阳能电池更能抵抗退化，因为携带太阳能的带电粒子在电池上行进的距离较短，从而减少了粒子撞击太阳能电池板晶体结构的机会，从而使太阳能电池板的晶体结构退化。虽然更薄的电池确实具有更高的传输损耗，但增加内部光管理结构（例如太阳能电池内的纹理反射表面）将有助于优化太阳能电池板的能源生产。该团队还将在原型上应用薄膜涂层，使设备能够通过将多余的热量释放到太空中来调节其温度。
“加热锅拉面的科学技术可以将千兆瓦的太阳能从轨道传输到地球表面”
赫斯特教授的团队还致力于最大限度地降低这项新技术的成本，从而实现赫斯特在大学新闻稿中所描述的“一个完整的、技术上可行的、强大的、相对便宜的太空发电解决方案”。将重型货物送入轨道的成本总体下降趋势也将降低未来几年天基太阳能发电场的启动成本。
太空发电的潜力似乎非常有前途。但这提出了一个问题——这些能量将如何运回地球？令人震惊的是，答案是微波炉。没错——加热拉面的科学技术可以将千兆瓦的太阳能从轨道传输到地球表面。就在今年，加州理工学院的研究人员发射了一艘原型航天器，并利用微波技术成功地将太阳能传输到地球。
为了证明天基太阳能发电场的成本合理，该技术必须通过保留传输过程中产生的大部分能量而变得高效，而不仅仅是技术上可行。这项技术需要与赫斯特和她的团队的轻型面板一起开发，以使太空太阳能成为可行的可再生能源。这项技术明天可能还没有准备好推出，但对于地球上几乎没有碳足迹的 24 小时完全可再生能源来说？我们愿意等待。
