Recentemente, uma equipa de investigação liderada pelo Professor Ye Tao, da Escola de Engenharia Eletromecânica, desenvolveu com êxito um sistema de alimentação de chips fotovoltaicos de elevada energia e densidade de potência, que foi colocado no espaço a bordo do satélite “Xingjiyuan-1”, lançado pelo foguetão portador Lijian-1 Y7 no Centro de Lançamento de Satélites de Jiuquan. Este feito representa um grande avanço na tecnologia de energia de naves espaciais e fornece um apoio fundamental para a próxima geração de aplicações de satélite.

O satélite “Xingjiyuan-1” serve como uma plataforma multifuncional de observação da Terra de nova geração, transportando um inovador sistema de energia de chip fotovoltaico, um módulo de consciência situacional espacial e cargas úteis de deteção remota multiespectral. A sua missão é fornecer apoio à teledeteção para diversos sectores, como a gestão da rede eléctrica, a segurança das fronteiras, a monitorização ambiental, a agricultura inteligente e a silvicultura. Os dados actuais de downlink confirmam que todos os módulos a bordo estão a funcionar sem problemas e cumprem plenamente os requisitos técnicos concebidos.

Durante o desenvolvimento do sistema, a equipa de investigação abordou desafios de longa data nos sistemas fotovoltaicos convencionais de naves espaciais, incluindo a baixa integração, o peso pesado, a baixa densidade de energia e potência e a inteligência limitada. Introduziram uma nova arquitetura técnica que inclui uma regulação de carga/descarga de longa duração, um controlo de alta eficiência da correspondência dupla fonte/carga, comunicação e gestão de energia integradas e uma integração 3D avançada de um único chip. Esta abordagem levou à criação bem sucedida de um sistema de chip fotovoltaico integrado em 3D de alta densidade. Em comparação com as soluções tradicionais, o novo sistema reduz drasticamente o peso do subsistema de energia da nave espacial, aumenta a eficiência energética e supera os principais estrangulamentos técnicos, como a interconexão 3D submicrónica ao nível da bolacha, a regulação precisa da tensão do circuito Boost e a integração fotovoltaica no chip. Além disso, garante um fornecimento de energia estável para cargas úteis de imagiologia ótica durante o funcionamento em órbita.

Validado por organizações de utilizadores e autoridades terceiras, o sistema foi reconhecido como tendo atingido níveis de liderança internacional em termos de densidade de energia, densidade de potência, vida útil e capacidades de controlo inteligente. A demonstração bem sucedida em órbita não só confirma a viabilidade e a superioridade tecnológica do sistema, como também fornece um suporte energético fiável durante todo o ciclo de vida para a nova geração de naves espaciais de observação da Terra.

Este marco assinala um salto significativo na tecnologia de energia fotovoltaica espacial da China. A implantação do sistema de fornecimento de energia com chip integrado em 3D abre caminho para naves espaciais mais inteligentes, mais duradouras e mais escaláveis, oferecendo uma base robusta para futuras missões de satélite de alto desempenho e aplicações industriais.