Сонячні панелі на основі кремнію виробляють значно менше електричної енергії в перерахунку на одиницю площі, ніж ті, що мають в основі інші напівпровідники. Однак, як показує нещодавнє дослідження, в умовах масового запуску супутників вони можуть виявитися значно економічно вигіднішими. Проте в цій галузі ще є низка нерозв’язаних проблем.
Кремнієві сонячні панелі
Як повідомляє сайт phys.org, команда дослідників з Університету Суррея опублікувала в Acta Astronautica дослідження, присвячене економічній доцільності використання для космічних апаратів сонячних панелей на основі кремнію. Науковці дійшли висновку, що застосування цього типу пристроїв дозволить зменшити вартість експлуатації супутників на 90 %.
Взагалі сонячні панелі на основі кремнію вже застосовувалися в космосі. Це найпростіший тип цих пристроїв, тому в 1956–1977 роках вони домінували на космічних апаратах. Але потім були винайдені значно ефективніші пристрої на основі галію, германію чи індію, й відтоді в космосі використовуються переважно вони.
Поки що коефіцієнт корисної дії найефективніших кремнієвих панелей тримається на рівні 27,8 %, а перовськіт-кремнієвих — 34,85 %. Це набагато менше, ніж у більш сучасних. Проте різниця в ціні теж колосальна. Для германієвих панелей вона складає $450 за 1 Ватт вихідної потужності, а для кремнієвих — $0,275, $0,285 та $0,39, залежно від конкретного виду.
Нерозв’язані проблеми
Команда, яка проводила дослідження, вирішила змоделювати, наскільки ж економічнішими будуть супутники малого класу, наприклад, ті, що складаються з трьох кубсат-модулів, якщо в них застосовувати замість сонячних панелей на арсеніді галію кремнієві, й у них вийшла економія у 85–90 %.
Звичайно, самі панелі при цьому мають бути більшими, й це призведе до здорожчання самого запуску. Проте так чи інакше вони будуть невеликими, бо сама потужність в апаратів крихітна, тож низька ціна самих пристроїв усе перекриє.
Річ у тім, що самі кремнієві напівпровідники настільки дешеві, що навіть захисне скло для них коштує дорожче. Тому розробники пропонують зробити його тоншим, що додатково зменшить вагу апарата. Та й відносно низька потужність не є такою вже великою проблемою.
Інша справа — довговічність кремнієвих панелей. Вона у 2,6 раза нижча, ніж у більш досконалих. І це справді проблема. Особливо мало дослідженим є вплив на них ультрафіолету. Однак з урахуванням того, що терміни експлуатації супутників знижуються, а їх кількість зростає, це може не бути такою вже великою проблемою.
