Главным источником энергии для большинства космических аппаратов является Солнце. Но, дабы отлично аккумулировать его лучи, спутники обязаны иметь не только лишь фотоэлектрические преобразователи большой площади, но и особые механизмы для ориентации их рабочей поверхностью к солнцу. Для маленьких зондов вес таких конструкций очень велик, потому ученые из Саудовской Аравии предлагают обычное и доступное решение.
На первый взор, мысль кажется тривиальной - сделать солнечные батареи в форме сферы. Потому их можно обернуть вокруг микроспутника либо установить на наружной конструкции, и большая часть поверхности, модифицирующей свет в электричество, всегда будет освещена.
Исследователи из Института науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST) в Саудовской Аравии уже представили модель такого фотоэлектрического преобразователя в 2020 году. Описание технологии было опубликовано на портале IEEE Spectrum.
Новые солнечные панели обладают рядом преимуществ, которые делают их пригодными для использования не только в космосе, но и на Земле. Благодаря своей почти сферической форме они собирают не только прямой звездный свет, но и отраженный.
В лабораторных условиях сферические фотоэлектрические преобразователи были на 24-39% эффективнее преобразователей в виде обычных плоских пластин при имитации движения солнца по небу. А когда источник света был заслонен препятствием (например, свесом крыши), количество электроэнергии, выработанной новыми батареями, было на 60% больше, чем у обычных плоских панелей.
Технологически, конечно, производство таких солнечных батарей сложнее - во-первых, для изготовления каждого фотоэлектрического преобразователя, а это целая сфера, требуется на 15% больше травления.
Кроме того, исследователи еще не на сто процентов разработали процесс прокатки сфер, и тестовые образцы формировались вручную. Планируется разработать специальную механическую руку, которая имитирует движения человека, катящегося по гибкой подложке.
Сферические солнечные батареи превосходят традиционные панели и по многим другим характеристикам. К примеру, они проявили более высшую эффективность при долговременной работе при больших температурах (может быть, за счет более действенного теплоотвода, но это еще предстоит проверить).
И естественно, у таких конструкций еще лучше ситуация с загрязнением поверхности пылью - что очень принципиально для огромных солнечных электрических станций либо беспилотных машин: от датчиков в недоступных местах до марсоходов.
Принимая во внимание все преимущества и недостатки новейшей технологии, ученые все еще с осторожностью относятся к ее коммерческим перспективам. Теоретически, она может быть полезен практически для всех нишевых приложений - на околоземной орбите для микроспутников, на поверхности других планет для небольших стационарных или самоходных зондов, на Земле для работы временных или постоянных датчиков, а также в помещениях для устройств Интернета вещей и датчиков "умного дома".
Разработчики сферических солнечных батарей планируют в недалеком будущем провести их испытания в лабораторных и полевых условиях по целому ряду критериев. Затем они оценят экономические аспекты технологии.
С точки зрения производства светочувствительных деталей инновация не является революционной: фотоэлектрические элементы на основе монокристаллического кремния широко используются и прекрасно освоены в промышленности. Инновация саудовских исследователей заключается в использовании узкой и гибкой подложки и специальной обработке краев каждой ячейки.
P.S. Понравился пост? Ваши лайки, комментарии и подписки позволяют поддерживать существование канала.