摘要:太阳能是重要的能源，为此人们建立了太阳收集系统，并把该系统应用到SSPS(未来空间太阳能电站)中。基于研究现状，阐述这项技术未来的发展方向。
关键词:SSPS太阳能收集系统,OMEGA方案,光电转换材料
0引言
能源是世界各国关注的核心问题之一。从整体情况分析，世界上的能源呈现是不断减少的趋势，且有些能源不可再生。故太阳能收集系统是在空间内收集太阳能，并用装置把太阳能转化为电能传回地面，以为人们提供清洁能源。但必须注意的是，空间太阳能电站过程的核心是收集系统，它使用的材料、技术会直接影响SSPS的性能。1SSPS太阳能收集系统的研究现状从SSPS概念提出后，很多国家纷纷展开了这方面的研究，已经提出了几十种具体的设计方案。下面简单举例。
1.1PeterGlaser提出的原始方案
Peter在1968年提出SSPS的初步设想，设计了结构。该结构共有三部分，分别是直径达到2km的圆盘天线、直径达到数千米的电池阵、负责两者衔接的电源管。这是最初的系统设计方案[1]。
1.2太阳帆、太阳塔方案
该方案是美国在1996年提出。它采用的是模块化的设计方案，提出的构想是让发射天线对准地面，其使用的太阳能发射系统是由数百个可聚光的发电模块组合而成，每个模块最小为50m，最大不超过60m，每个模块的连接方式是以PMAD系统为媒介。整体设备通电后，产生的直流电会通过电缆发射到天线上。
1.3分布绳系方案
该方案是由日本提出。其目的是简化系统，保证系统的质量。这个方案具体的操作是，选择一个单元板，长度为100m，宽度是95m，卫星平台、悬索。其中，单元板的作用是在多个设备间起到媒介的作用，组合后可以形成多个夹层，且该系统使用的模块超过了3800个。这个方案的具体应用，有利于实现系统的重组，为维护提供便利。但它的不足是，光伏电池不可以随着太阳的光照移动，收集率较低。
1.4OMEGA方案
这是由我国研究人员杨阳等人提出，它的中文是球型薄膜能量收集阵。系统具体应用时，会使用单向光学薄膜材料，这个材料在某些环境中可以反射太阳光，而负责主反射的球形物体无需调整，有良好的可靠性。系统使用的微波发射天线会以悬索为媒介，连接球体的两极，减轻了整体结构的质量。球形的主反射体会根据设定的中心轴做回转运动，除面对阴影区域外，其他部分都可以接收到稳定的太阳能。
这几种方案的变化是从整体向模块化的发展，其中最原始方案的构造以整体为主，构形简单，效率稳定。但它的不足是，不可以向其他位置拓展，线缆过长。后三种方式均为模块化的构形，但各有优势不足，比如太阳帆、太阳塔方案，它的优势是便于组装，但劣势是不可移动，吸收效率较低;而OMEGA方案虽然可以稳定操作，便于控制，但它的天线、电池只有同时转动，系统才可以运行。
2发展方向
从上述几种方案的分析，不难发现，多个方案都存在不同方面的不足，这些不足出现的原因可能是技术不成熟，或是制造工艺较为落后。故其未来的发展趋势是，发现并运用新材料，设计新的结构，引入新技术[2]。
2.1新材料
系统可以使用的新材料包括光电转换材料、热处理材料与石墨烯等，这几种材料各有优势与不足。其一，光电转换材料是砷化镓，它在系统中的使用，可以加快光电转化的速度，但必须用散热装置辅助，这会增加系统整体的质量;其二，光伏电池会由于太阳光波等因素的干扰，在表面形成废热，引发热问题，而为解决热问题，研究人员可使用热处理材料，加快能源的转化;其三，系统收集的效率是决定系统运行是否高效的标准之一，石墨烯是纳米材料，是当下所有纳米材料中最薄、最轻的材料，它使用后可以提高系统运行产生的功率质量比。
2.2新结构
其新结构有三类，分别是高效、容易控制的系统、可拓展的结构与高度模块的设计。这三种结构中，高度的模块化设计可以让整体的结构适当简化，降低了建设的难度，实现多个模块批量生产。而把整个结构拆分开，分别根据不同元件、部件的特点，优化设计，并完成批量生产，能够提升整体的生产效率，控制成本的投入。用模块化的设计完成结构的拼装后，如果某个零部件受损，其他部分受到的影响较小，系统依然可以正常运行，让系统更加可靠。上文中没有介绍的ALPHA方案，就是高度模块化的结构设计，模块包括六角总线、连接件等。
3结语
SSPS太阳能收集系统的运行，可以实现太阳能与电能之间的转化，所以部件的尺寸、系统质量与运行效率，都会影响设计方案的成本可行性。故为增加可行性，需在方案设计中使用的新材料与新技术，并适当加入新的理论，以此弥补现有系统构形的不足，实现空间的向外拓展，减少成本。
参考文献:
[1]王虎，武永鑫，王聪.槽式太阳能集热器用光谱选择性吸收涂层的研究进展[J].分布式能源，2016(1):52-56.
[2]张兴华，侯欣宾，王立，等.空间太阳能电站聚光模式研究[J].中国空间科学技术，2016(2):1-12.
