Какие шаги можно предпринять для улучшения и увеличения срока службы космических солнечных батарей? Именно этому вопросу посвящено недавнее исследование, опубликованное в журнале Joule. Международная группа исследователей изучает новые методы повышения срока службы и эффективности космических солнечных батарей в условиях воздействия космической погоды и радиации. Это исследование может помочь учёным и инженерам в разработке новых космических технологий, особенно в связи с тем, что ряд частных компаний и государственных организаций расширяют своё присутствие в космосе.
Повышение радиационной стойкости перовскитных солнечных элементов
В рамках исследования исследователи изучили новый метод повышения устойчивости перовскитных солнечных элементов (PSC), известных своей радиационной стойкостью. Несмотря на это, некоторые аспекты PSC остаются уязвимыми к радиационному повреждению, в частности, их положительно заряженные молекулы, называемые органическими катионами в позиции А, в то время как их отрицательно заряженные атомы, называемые неорганическими галогенидными ионами, известны своей устойчивостью. Для борьбы с этим исследователи разработали метод широкозонной фотоэлектрической обработки, который расширяет способность PSC поглощать более энергичный солнечный свет, тем самым повышая их радиационную стойкость. Этот метод широкозонной фотоэлектрической обработки повышает эффективность и срок службы PSC, поскольку он поглощает определённую часть излучения, позволяя другой части проходить в следующий слой солнечного элемента.
«Перовскитные солнечные элементы перспективны для использования в космосе, но различные источники излучения в нашей Солнечной системе по-прежнему представляют серьёзную угрозу, особенно для органических молекул, которые обеспечивают их работу. Наше покрытие помогает защитить эти хрупкие компоненты, предотвращая их разрушение и помогая элементам дольше оставаться эффективными», — сказал доктор Чжэ Сон Юн , преподаватель (доцент) кафедры энергетических технологий в Университете Суррея и соавтор исследования.
Несмотря на то, что PSCs представляются невероятно перспективными благодаря своей устойчивости и результатам данного исследования, они в основном остаются на стадии разработки и не были использованы для питания полноразмерных спутников или других космических технологий. Вместо этого они были испытаны на различных атмосферных и космических платформах, включая кубсаты, суборбитальные ракеты, ракеты-зонды, высотные аэростаты и эксперименты по облучению за пределами Международной космической станции (МКС).
Чем могут быть полезны эти исследования
Эти разнообразные испытания и эксперименты по воздействию направлены на анализ способности ПСК выдерживать суровые условия радиации, как это было продемонстрировано в данном исследовании. Сюда входят наземные испытания, в ходе которых ПСК подвергаются воздействию различных видов излучения, включая протоны, гамма-лучи, альфа-частицы и тяжёлые ионы, которые они будут испытывать в космосе. Причины востребованности ПСК — их экономичность, лёгкость и масштабируемость.
В будущем PSC будут использоваться в космосе для коммерческих космических станций, находящихся в разработке, включая Axiom Station компании Axiom Space, Orbital Reef компаний Blue Origin и Sierra Space и Starlab компаний Nanoracks и Voyager Space. На Луне PSC могут использоваться для создания надувных модулей, солнечных электростанций на полюсах, луноходов, источников энергии для производства и гибридных систем для лунной ночи (длительностью 14 дней). На Марсе PSC могут использоваться для аналогичных целей, хотя будущие марсианские астронавты смогут использовать дирижабли или вертолеты для научных и исследовательских целей.
Каких новых достижений в области космических солнечных батарей добьются исследователи в ближайшие годы и десятилетия? Время покажет, и именно поэтому мы занимаемся наукой!
Источники:
Статья создана по материалам https://www.universetoday.com/articles/new-radiation-proof-method-could-boost-space-solar-panels
