Исследования более легких и совершенных солнечных батарей для космоса дают многообещающие результаты

Хорошо известный, прочный и относительно легкий солнечный элемент на основе кремния просто не подходит для использования в космосе. Постоянное воздействие протонов прерывает поток электронов, что приводит к быстрому снижению эффективности.

На Земле эти протоны несут меньше энергии и излучения, что делает их практически безвредными и не создает проблем для солнечных батарей. В конце концов, магнитное поле и наша атмосфера перехватывают эти протоны. А если их нет, то мы можем наслаждаться прекрасными аврорами, также известными как полярное, северное и южное сияние.

Но почему именно протоны? Точнее, это ядра водорода, основной компонент Солнца. Без электронов они просто протоны.

В настоящее время для питания спутников и МКС используются индий и галлий. Такие солнечные элементы чрезвычайно прочны, но при этом тяжелы, негибки и дороги. Это практически противоположно тому, что Вы хотели бы установить в ракету-носитель для нового спутника.

Исследователи из Мичиганского университета https://news.umich.edu/light-flexible-and-radiation-resistant-organic-solar-cells-for-space/ провели эксперименты, имитирующие трехлетнее воздействие протонной радиации. В ходе этих испытаний органические солнечные элементы на основе углеводородных цепочек оказались удивительно прочными. Однако прочность - не единственный фактор, который следует учитывать.

Для их высокой надежности требуются короткие алкильные цепи. При использовании более длинных алкильных цепочек с четырьмя и более атомами углерода протоны и солнечное излучение выбивают отдельные атомы водорода и образуют заряженные молекулы H2.

Поскольку эти более длинные молекулы более эффективны, дальнейшие исследования показали, что органические солнечные элементы можно восстанавливать термически. Поскольку необходимые температуры в 370 Кельвинов или почти 100 градусов Цельсия могут быть достигнуты при солнечном свете, использование этой технологии в космосе вполне возможно. Тем не менее, такой подход требует более тщательного обслуживания.

В принципе, исследователи видят потенциал в обоих методах получения энергии. Учитывая, что количество спутников для связи и наблюдения будет продолжать расти, и что планируются новые пилотируемые миссии, прогресс в этой области может быть очень полезным. В долгосрочной перспективе эта технология также может найти применение в обычных жилых солнечных батареях на Вашей крыше.