Недавно разработанные солнечные панели могут самовосстанавливаться после повреждения космическим излучением. Новое открытие обещает сделать источники питания для спутников и космических аппаратов более устойчивыми и надежными в будущем.
Тип солнечных панелей, известный как перовскитные солнечные элементы (perovskite solar cell или PSC), ранее показал большой потенциал для использования в космосе. Они легкие и относительно недорогие в изготовлении. Причем такие панели преобразуют солнечное излучение в электричество с высоким уровнем эффективности. Однако они должны выдерживать высокоэнергетический шквал протонных частиц в космосе. Исследователи из Сиднейского университета и Центра ускорительной науки в Австралии считают, что они нашли решение этой проблемы.
В лабораторных условиях, созданных для имитации воздействия протонного излучения в течение десятков или даже сотен лет, исследователи протестировали ультратонкие подложки для солнечных элементов, пригодные для использования на спутниках.
Австралийские ученые обнаружили, что перовскитные солнечные элементы, поврежденные протонным излучением, способны полностью восстановить свою эффективность с помощью термической обработки в вакууме. Команда достигла этого прорыва благодаря разработке дырочного транспортного материала (HTM), который перемещает положительные заряды, сгенерированные светом, к электродным ячейкам, что позволяет им оставаться отделенными и производить электроэнергию. Его также дополняют ультратонкие сапфировые подложки, совместимые с высоким соотношением мощности к весу, что делает их пригодными для коммерческого применения. Тщательно сконфигурированный, HTM также может обеспечить самовосстановление панелей до 100% их эффективности.
Результаты эксперимента
Эксперимент включал облучение быстрыми пучками протонов с энергией 7 МэВ для имитации излучения, с которым они столкнутся на орбите Земли. С помощью химического анализа было обнаружено, что диффузия фтора, индуцированная протонным излучением, приводит к появлению дефектов на поверхности перовскитного фотопоглотителя, что со временем может привести к деградации клеток.
Исследователи смогли остановить радиационно-индуцированную деградацию, проведя термическую обработку в вакууме от обычного солнечного тепла. Два конкретных типа HTM и один тип допанта (модифицирующее вещество, добавляемое к HTM) лучше всего противостояли повреждению протонным излучением. Теоретически, солнечное излучение может восстановить эти элементы, а также питать их. Это новаторское исследование дает представление о разработке недорогих, легких солнечных элементов для будущих космических применений.
Чтобы это заработало, понадобится еще много исследований. Но это конкретное исследование показывает, что это возможно — однажды мы сможем иметь космические корабли, которые будут питаться от солнечных батарей, способных самовосстанавливаться. Учитывая высокую стоимость полетов в космос, это может иметь огромное значение.
Ранее мы сообщали о том, как ученые впервые передали на Землю энергию из космоса.
Исследование опубликовано в журнале Advanced Energy Materials.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
