Głównym źródłem energii dla większości statków kosmicznych jest Słońce. Aby jednak doskonale akumulować jego promienie, satelity muszą mieć nie tylko fotowoltaikę konwertery o dużej powierzchni, ale także specjalne mechanizmy orientujące ich powierzchnię roboczą w celu słońce. W przypadku małych sond masa takich struktur jest bardzo duża, ponieważ naukowcy z Arabii Saudyjskiej oferują wspólne i niedrogie rozwiązanie.
Na pierwszy rzut oka pomysł wydaje się banalny - zrobić panele słoneczne w formie kuli. Dzięki temu można je owinąć wokół mikrosatelity lub zamontować na zewnętrznej konstrukcji, a większość powierzchni zmieniającej światło w elektryczność zawsze będzie oświetlona.
Naukowcy z Instytutu Nauki i Technologii im. Króla Abdullaha (KAUST) w Arabii Saudyjskiej już zaprezentowali model takiego konwertera fotowoltaicznego w 2020 roku. Opis technologii został opublikowany na portalu IEEE Spectrum.
Nowe panele słoneczne mają szereg zalet, które sprawiają, że nadają się do zastosowania nie tylko w kosmosie, ale także na Ziemi. Ze względu na swój niemal kulisty kształt zbierają nie tylko bezpośrednie światło gwiazd, ale także światło odbite.
W warunkach laboratoryjnych sferyczne konwertery fotowoltaiczne były o 24-39% bardziej wydajne niż konwertery w postaci konwencjonalnych płaskich płyt podczas symulacji ruchu słońca po niebie. A gdy źródło światła zostało zasłonięte przeszkodą (na przykład nawisem dachu), nowe akumulatory generowały o 60% więcej energii elektrycznej niż konwencjonalne płaskie panele.
Technologicznie oczywiście produkcja takich ogniw jest bardziej skomplikowana - po pierwsze, do wyprodukowania każdego konwertera fotowoltaicznego, a to cała dziedzina, potrzeba 15% więcej trawienia.
Ponadto naukowcy nie opracowali jeszcze w pełni procesu walcowania kul, a elementy testowe formowano ręcznie. Planowane jest opracowanie specjalnego mechanicznego ramienia, które symuluje ruchy osoby toczącej się po elastycznym podłożu.
Kuliste panele słoneczne są lepsze od tradycyjnych paneli pod wieloma innymi względami. Na przykład wykazali wyższą wydajność w długotrwałej pracy w wyższych temperaturach (być może ze względu na bardziej wydajne rozpraszanie ciepła, ale to pozostaje do zweryfikowania).
I oczywiście takie konstrukcje mają jeszcze lepszą sytuację z zanieczyszczeniem powierzchni pyłem - co jest bardzo ważne. dla ogromnych elektrowni słonecznych czy pojazdów bezzałogowych: od czujników w niedostępnych miejscach do łaziki.
Biorąc pod uwagę wszystkie zalety i wady najnowszej technologii, naukowcy nadal obawiają się jej komercyjnych perspektyw. Teoretycznie może być przydatny w prawie wszystkich niszowych zastosowaniach - na niskiej orbicie okołoziemskiej dla mikrosatelitów, na powierzchni innych planet dla małych sondy stacjonarne lub samobieżne, na Ziemi do pracy czujników tymczasowych lub stałych, a także w pomieszczeniach dla urządzeń IoT i inteligentnych czujników w domu".
Twórcy sferycznych ogniw słonecznych planują w najbliższej przyszłości przetestować je w warunkach laboratoryjnych i terenowych według szeregu kryteriów. Następnie ocenią ekonomikę technologii.
W zakresie produkcji części światłoczułych innowacja nie jest rewolucyjna: Ogniwa fotowoltaiczne na bazie krzemu monokrystalicznego są szeroko stosowane i doskonale opanowane w przemysł. Innowacja saudyjskich naukowców polega na zastosowaniu wąskiego i elastycznego podłoża oraz specjalnej obróbce krawędzi każdej komórki.
PS Podobał Ci się post? Twoje polubienia, komentarze i subskrypcje utrzymują kanał przy życiu.