Нещодавно розроблені сонячні панелі можуть самовідновлюватися після пошкодження космічним випромінюванням. Нове відкриття обіцяє зробити джерела живлення для супутників та космічних апаратів більш стійкими та надійними у майбутньому.
Тип сонячних панелей, відомий як перовськітні сонячні елементи (perovskite solar cell або PSC), раніше показав великий потенціал для використання в космосі. Вони легкі та відносно недорогі у виготовленні. Причому такі панелі перетворюють сонячне випромінювання в електрику з високим рівнем ефективності. Однак вони повинні витримувати високоенергетичний шквал протонних частинок у космосі. Дослідники з Сіднейського університету та Центру прискорювальної науки в Австралії вважають, що знайшли розв’язання цієї проблеми.
У лабораторних умовах, створених для імітації впливу протонного випромінювання протягом десятків або навіть сотень років, дослідники протестували ультратонкі підкладки для сонячних елементів, придатні для використання на супутниках.
Австралійські вчені виявили, що перовськітні сонячні елементи, пошкоджені протонним випромінюванням, здатні повністю відновити свою ефективність за допомогою термічної обробки у вакуумі. Команда досягла цього прориву завдяки розробці діркового транспортного матеріалу (HTM), який переміщує позитивні заряди, згенеровані світлом, до електродних комірок, що дозволяє їм залишатися відокремленими та виробляти електроенергію. Його також доповнюють ультратонкі сапфірові підкладки, сумісні з високим співвідношенням потужності до ваги, що робить їх придатними для комерційного застосування. Ретельно сконфігурований, HTM також може забезпечити самовідновлення панелей до 100% їхньої ефективності.
Результати експерименту
Експеримент включав опромінення швидкими пучками протонів з енергією 7 МеВ для імітації випромінювання, з яким вони зіткнуться на орбіті Землі. За допомогою хімічного аналізу дослідники виявили, що дифузія фтору, індукована протонним випромінюванням, призводить до появи дефектів на поверхні перовськітного фотопоглинача, що з часом може призвести до деградації клітин.
Дослідники змогли зупинити радіаційно-індуковану деградацію, провівши термічну обробку у вакуумі від звичайного сонячного тепла. Два конкретних типи HTM і один тип допанта (модифікуюча речовина, що додається до HTM) найліпше протистояли пошкодженню протонним випромінюванням. Теоретично, сонячне випромінювання може відновити ці елементи, а також живити їх. Це новаторське дослідження дає уявлення про розробку недорогих, легких сонячних елементів для майбутніх космічних застосувань.
Для того, щоб це запрацювало, знадобиться ще багато досліджень. Але це конкретне дослідження показує, що це можливо — одного дня ми зможемо мати космічні кораблі, які живитимуться від сонячних панелей, здатних самовідновлюватися. Враховуючи високу вартість польотів у космос, це може мати величезне значення.
Раніше ми повідомляли про те, як учені вперше передали на Землю енергію з космосу.
Дослідження опубліковане в журналі Advanced Energy Materials.
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Приєднуйтесь: https://t.me/ustmagazine
