Vor kurzem hat ein Forschungsteam unter der Leitung von Professor Ye Tao an der School of Electromechanical Engineering erfolgreich ein Photovoltaik-Chip-Stromversorgungssystem mit hoher Energie- und Leistungsdichte entwickelt, das an Bord des Satelliten “Xingjiyuan-1”, der von der Trägerrakete Lijian-1 Y7 des Jiuquan Satellite Launch Center ins All gebracht wurde, eingesetzt wurde. Diese Errungenschaft stellt einen bedeutenden Durchbruch in der Raumfahrt-Energietechnologie dar und bietet entscheidende Unterstützung für die nächste Generation von Satellitenanwendungen.

Der Satellit “Xingjiyuan-1” dient als multifunktionale Erdbeobachtungsplattform der neuen Generation und trägt ein innovatives Photovoltaik-Chip-Energiesystem, ein Modul zur Situationserkennung im Weltraum und multispektrale Fernerkundungsnutzlasten. Seine Aufgabe ist die Unterstützung der Fernerkundung in verschiedenen Bereichen wie Stromnetzmanagement, Grenzsicherung, Umweltüberwachung, intelligente Landwirtschaft und Forstwirtschaft. Aktuelle Downlink-Daten bestätigen, dass alle Module an Bord reibungslos funktionieren und die geplanten technischen Anforderungen vollständig erfüllen.

Bei der Entwicklung des Systems ging das Forschungsteam die seit langem bestehenden Probleme herkömmlicher Photovoltaiksysteme für Raumfahrzeuge an, darunter die geringe Integration, das hohe Gewicht, die geringe Energie- und Leistungsdichte und die begrenzte Intelligenz. Sie führten eine neue technische Architektur ein, die eine langlebige Lade-/Entladeregelung, eine hocheffiziente Dual-Source/Load-Matching-Steuerung, ein integriertes Kommunikations- und Energiemanagement sowie eine fortschrittliche Single-Chip-3D-Integration umfasst. Dieser Ansatz führte zur erfolgreichen Entwicklung eines integrierten 3D-Photovoltaik-Chip-Systems mit hoher Dichte. Im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen reduziert das neue System das Gewicht des Energie-Subsystems von Raumfahrzeugen drastisch, verbessert die Energieeffizienz und überwindet wichtige technische Engpässe wie die 3D-Verbindung auf Wafer-Ebene im Submikronbereich, die präzise Spannungsregelung der Boost-Schaltung und die On-Chip-Photovoltaik-Integration. Darüber hinaus gewährleistet es eine stabile Stromversorgung für optische Bildgebungsnutzlasten während des Betriebs in der Umlaufbahn.

Das System wurde sowohl von Nutzerorganisationen als auch von Drittparteien validiert und erreicht international führende Werte in Bezug auf Energiedichte, Leistungsdichte, Lebensdauer und intelligente Steuerungsmöglichkeiten. Die erfolgreiche Demonstration im Orbit bestätigt nicht nur die Machbarkeit und technologische Überlegenheit des Systems, sondern bietet auch eine zuverlässige Energieversorgung über den gesamten Lebenszyklus für Erdbeobachtungssonden der neuen Generation.

Dieser Meilenstein markiert einen bedeutenden Sprung in Chinas Weltraum-Photovoltaik-Technologie. Der Einsatz des 3D-integrierten Chip-Stromversorgungssystems ebnet den Weg für intelligentere, langlebigere und besser skalierbare Raumfahrzeuge und bietet eine solide Grundlage für künftige Hochleistungssatellitenmissionen und Industrieanwendungen.