Основният източник на енергия за повечето космически кораби е Слънцето. Но, за да акумулират перфектно своите лъчи, спътниците трябва да имат не само фотоволтаични конвертори с голяма площ, но и специални механизми за ориентиране на работната им повърхност към слънцето. За малки сонди теглото на такива структури е много голямо, защото учени от Саудитска Арабия предлагат общо и достъпно решение.
На пръв поглед идеята изглежда тривиална – да се правят слънчеви панели под формата на сфера. Следователно, те могат да бъдат увити около микросателит или монтирани върху външна структура и по-голямата част от повърхността, която модифицира светлината в електричество, винаги ще бъде осветена.
Изследователи от Института за наука и технологии на крал Абдула (KAUST) в Саудитска Арабия вече представиха модел на такъв фотоволтаичен преобразувател през 2020 г. Технологичното описание е публикувано на портала на IEEE Spectrum.
Новите слънчеви панели имат редица предимства, които ги правят подходящи за използване не само в космоса, но и на Земята. Поради почти сферичната си форма те събират не само пряка звездна светлина, но и отразена светлина.
В лабораторни условия сферичните фотоволтаични преобразуватели са били с 24-39% по-ефективни от преобразувателите под формата на конвенционални плоски пластини, когато симулират движението на слънцето по небето. И когато източникът на светлина е възпрепятстван от препятствие (като надвес на покрива), новите батерии генерират 60% повече електроенергия от конвенционалните плоски панели.
Технологично, разбира се, производството на такива слънчеви клетки е по-сложно - първо, за производството на всеки фотоволтаичен преобразувател, а това е цяло поле, се изисква 15% повече ецване.
Освен това изследователите все още не са разработили напълно процеса на търкаляне на сфера и тестовите парчета са оформени на ръка. Предвижда се разработването на специално механично рамо, което да симулира движенията на човек, търкалящ се върху гъвкава подложка.
Сферичните слънчеви панели са по-добри от традиционните панели по много други начини. Например, те са показали по-висока ефективност при продължителна работа при по-високи температури (може би поради по-ефективното разсейване на топлината, но това остава да се провери).
И естествено, такива конструкции имат още по-добра ситуация с повърхностно замърсяване с прах - което е много важно. за огромни слънчеви електроцентрали или безпилотни превозни средства: от сензори на недостъпни места до роувъри.
Предвид всички предимства и недостатъци на най-новата технология, учените все още са предпазливи по отношение на нейните търговски перспективи. На теория може да бъде полезен за почти всички нишови приложения - в ниска земна орбита за микросателити, на повърхността на други планети за малки стационарни или самоходни сонди, на Земята за работа на временни или постоянни сензори, както и в помещения за IoT устройства и интелигентни сензори вкъщи".
Разработчиците на сферични слънчеви клетки планират да ги тестват в лабораторни и полеви условия в близко бъдеще по редица критерии. След това те ще оценят икономичността на технологията.
По отношение на производството на светлочувствителни части, иновацията не е революционна: Фотоволтаичните клетки на базата на монокристален силиций са широко използвани и перфектно усвоени в индустрия. Иновацията на саудитските изследователи се крие в използването на тясна и гъвкава подложка и специална обработка на ръбовете на всяка клетка.
P.S. Хареса ли ви публикацията? Вашите харесвания, коментари и абонаменти поддържат канала жив.