Badania nad lżejszymi i lepszymi ogniwami słonecznymi dla przestrzeni kosmicznej przynoszą obiecujące wyniki

Dobrze znane, wytrzymałe i stosunkowo lekkie ogniwa słoneczne na bazie krzemu po prostu nie nadają się do użytku w przestrzeni kosmicznej. Ciągła ekspozycja na protony zakłóca przepływ elektronów, co prowadzi do szybkiego spadku wydajności.

Na Ziemi protony niosą ze sobą mniej energii i promieniowania, co czyni je w zasadzie nieszkodliwymi i nie stanowi problemu dla paneli słonecznych. W końcu pole magnetyczne i nasza atmosfera przechwytują te protony. A gdyby tak się nie stało, moglibyśmy cieszyć się pięknymi zorzami polarnymi, północnymi i południowymi.

Ale dlaczego protony? Dokładniej mówiąc, są to jądra wodoru, główny składnik Słońca. Bez elektronów są one po prostu protonami.

Obecny standard zasilania satelitów i ISS obejmuje ind i gal. Takie ogniwa słoneczne są niezwykle wytrzymałe, ale także ciężkie, nieelastyczne i drogie. Jest to przeciwieństwo tego, co chcieliby Państwo umieścić w rakiecie nośnej dla nowego satelity.

Naukowcy z University of Michigan przeprowadzili eksperymenty symulujące trzyletnią ekspozycję na promieniowanie protonowe. W testach tych organiczne ogniwa słoneczne oparte na łańcuchach węglowodorowych okazały się niezwykle wytrzymałe. Wytrzymałość nie jest jednak jedynym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę.

Ich wysoka niezawodność wymaga krótkich łańcuchów alkilowych. W przypadku dłuższych łańcuchów alkilowych z czterema lub więcej atomami węgla, protony i ich promieniowanie słoneczne wybijają pojedyncze atomy wodoru i tworzą naładowane cząsteczki H2.

Ponieważ te dłuższe cząsteczki są bardziej wydajne, dalsze badania wykazały, że organiczne ogniwa słoneczne mogą być regenerowane termicznie. Ponieważ wymagane temperatury 370 Kelwinów lub prawie 100 stopni Celsjusza można osiągnąć w świetle słonecznym, wykorzystanie tej technologii w kosmosie byłoby możliwe. To powiedziawszy, takie podejście wiąże się z większą ilością konserwacji.

Zasadniczo naukowcy widzą potencjał w obu metodach wytwarzania energii. Biorąc pod uwagę, że liczba satelitów komunikacyjnych i obserwacyjnych będzie nadal rosnąć, a planowane są nowe misje załogowe, postęp w tej dziedzinie może być bardzo korzystny. W dłuższej perspektywie technologia ta może również trafić do zwykłych paneli słonecznych na Państwa dachach.