Den huvudsakliga energikällan för de flesta rymdfarkoster är solen. Men för att perfekt ackumulera dess strålar måste satelliter inte bara ha solceller omvandlare av ett stort område, men också speciella mekanismer för att orientera sin arbetsyta till solen. För små sonder är vikten av sådana strukturer mycket stor, eftersom forskare från Saudiarabien erbjuder en vanlig och prisvärd lösning.
Vid första anblicken verkar tanken trivial - att göra solpaneler i form av en sfär. Därför kan de lindas runt en mikrosatellit eller monteras på en extern struktur, och det mesta av ytan som modifierar ljus till elektricitet kommer alltid att vara upplyst.
Forskare vid King Abdullah Institute of Science and Technology (KAUST) i Saudiarabien har redan avslöjat en modell av en sådan fotovoltaisk omvandlare 2020. Teknikbeskrivningen publicerades på IEEE Spectrum-portalen.
De nya solpanelerna har en rad fördelar som gör dem lämpliga för användning inte bara i rymden, utan även på jorden. På grund av sin nästan sfäriska form samlar de inte bara direkt stjärnljus, utan också reflekterat ljus.
Under laboratorieförhållanden var sfäriska fotovoltaiska omvandlare 24-39 % effektivare än omvandlare i form av konventionella platta plattor när de simulerade solens rörelse över himlen. Och när ljuskällan blockerades av ett hinder (som ett taköverhäng) genererade de nya batterierna 60 % mer elektricitet än konventionella platta paneler.
Tekniskt sett är produktionen av sådana solceller förstås mer komplicerad - för det första, för tillverkningen av varje solcellsomvandlare, och det här är ett helt område, krävs 15 % mer etsning.
Dessutom hade forskarna ännu inte helt utvecklat sfärrullningsprocessen, och testbitarna formades för hand. Det är planerat att utveckla en speciell mekanisk arm som simulerar rörelserna hos en person som rullar på ett flexibelt underlag.
Sfäriska solpaneler är överlägsna traditionella paneler på många andra sätt. Till exempel har de visat högre effektivitet vid långtidsdrift vid högre temperaturer (kanske på grund av effektivare värmeavledning, men detta återstår att verifiera).
Och naturligtvis har sådana strukturer en ännu bättre situation med ytföroreningar med damm - vilket är mycket viktigt. för enorma solkraftverk eller obemannade fordon: från sensorer på otillgängliga platser till rovers.
Med tanke på alla fördelar och nackdelar med den senaste tekniken är forskarna fortfarande försiktiga med dess kommersiella utsikter. I teorin kan det vara användbart för nästan alla nischapplikationer - i låg omloppsbana om jorden för mikrosatelliter, på ytan av andra planeter för små stationära eller självgående sonder, på jorden för drift av tillfälliga eller permanenta sensorer, såväl som i rum för IoT-enheter och smarta sensorer hemma".
Utvecklare av sfäriska solceller planerar att testa dem i laboratorie- och fältförhållanden inom en snar framtid enligt ett antal kriterier. De kommer sedan att bedöma teknikens ekonomi.
När det gäller tillverkning av ljuskänsliga delar är innovationen inte revolutionerande: fotovoltaiska celler baserade på monokristallint kisel används i stor utsträckning och är perfekt bemästrade industri. Innovationen hos de saudiska forskarna ligger i användningen av ett smalt och flexibelt underlag och speciell bearbetning av kanterna på varje cell.
P.S. Gillade du inlägget? Dina gilla-markeringar, kommentarer och prenumerationer håller kanalen vid liv.