Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na energię i postępem technologicznym, oczywiste jest, że panele słoneczne muszą być improwizowane. Przyszłe panele słoneczne muszą być odporne na wysokie temperatury i promieniowanie. Muszą wytwarzać więcej energii i pozostać przystępne cenowo. Ich trwałość w kosmosie jest kluczowa, ponieważ wymiana paneli na orbicie jest kosztowna. Aby spełnić ten wymóg, Centrum Badań nad Energią Słoneczną na Uniwersytecie w Swansea rozpoczęło 6 lat temu eksperyment. Eksperyment Cube Sat dokonał dokładnie tego! Zrewolucjonizował on technologię kosmicznych farm słonecznych, które mogą wytwarzać więcej energii niż obecne technologie, a także mogą działać dłużej.
W ostatnim czasie nastąpił znaczny wzrost wykorzystania wielkoskalowych systemów kosmicznych. Wynika to z większego zapotrzebowania na lepsze sieci komunikacyjne, większą liczbę satelitów i bardziej skomplikowane misje kosmiczne. Oznacza to konieczność budowania większych i bardziej złożonych struktur w kosmosie . Problem polega na tym, że wraz ze wzrostem rozmiarów systemów kosmicznych, zapotrzebowanie na energię rośnie, a obecna technologia solarna nie nadąża. Naukowcy intensywnie pracują nad rozwojem nowych technologii energetycznych dla wielkoskalowych systemów kosmicznych.
Wraz ze wzrostem ambicji i wymagań misji kosmicznych, ograniczenia tradycyjnych paneli słonecznych zaprojektowanych do zastosowań kosmicznych stają się coraz bardziej widoczne. Chociaż panele te są w stanie efektywnie przetwarzać światło słoneczne na energię elektryczną, ich konstrukcja i ograniczona powierzchnia stwarzają istotne ograniczenia. Wymaga to pilnego rozwoju rozwiązań energetycznych, które będą zarówno energooszczędne, jak i dostosowane do ograniczeń przestrzennych.
W Centrum Badań nad Energią Słoneczną Uniwersytetu w Swansea dokonał się niezwykły przełom . Naukowcy z Centrum z powodzeniem opracowali zaawansowaną technologię ogniw słonecznych, która przewyższa możliwości istniejących technologii przeznaczonych do zastosowań kosmicznych. Ponadto, przeprowadzili szeroko zakrojone, sześcioletnie badania mające na celu ocenę wyjątkowej wydajności tych ogniw słonecznych w kosmosie.
Ogniwa słoneczne z tellurku kadmu są umieszczane na cienkich warstwach różnych materiałów półprzewodnikowych. Warstwy te zostały osadzone na specjalnej warstwie szklanej wykonanej z glinokrzemianu domieszkowanego cerem. Taka konstrukcja pozwala zespołowi na tanią produkcję ogniw słonecznych, a co ważne, ogniwa te mogą wytwarzać więcej energii niż obecne technologie.
Charakterystyka tego nowego systemu sprawia, że idealnie nadaje się on do produkcji dużych paneli, które mogą pokryć rozległe obszary. Zapewni to systemom kosmicznym dostęp do obfitych zasobów energii. Zespół zainstalował panele słoneczne na satelitach CubeSat w 2016 roku i umieścił je na orbicie heliosynchronicznej. Zebrali i przeanalizowali dane z 30 000 orbit w ciągu sześciu lat. Panele nadal działają i nie uległy pogorszeniu w przestrzeni kosmicznej.
Naukowcy z University of Surrey współpracowali z Algierską Agencją Kosmiczną (ASAL) w celu zaprojektowania i zbudowania satelity w Surrey Space Center. Satelita został wyposażony w wydajne instrumenty do pomiaru jego wydajności na orbicie.
Profesor Craig Underwood , emerytowany profesor inżynierii statków kosmicznych w Surrey Space Center na Uniwersytecie w Surrey, powiedział: „Jesteśmy bardzo zadowoleni, że misja zaprojektowana na rok wciąż działa po sześciu latach. Te szczegółowe dane pokazują odporność paneli na promieniowanie i trwałość ich cienkowarstwowej struktury w trudnych warunkach termicznych i próżniowych panujących w kosmosie”.
„Ta technologia ogniw słonecznych o wyjątkowo niskiej masie może doprowadzić do powstania dużych, tanich elektrowni słonecznych rozmieszczonych w kosmosie, dzięki którym na Ziemię powróci czysta energia. Teraz mamy pierwsze dowody na to, że technologia ta działa niezawodnie na orbicie” – dodał profesor Craig.
Zobacz także : Energia słoneczna w kosmosie: przyszłość czystej energii
Dr Dan Lamb z Uniwersytetu w Swansea powiedział: „Udany test lotniczy tego nowatorskiego ogniwa słonecznego w postaci cienkowarstwowych ogniw słonecznych pozwolił na pozyskanie funduszy na dalszy rozwój tej technologii”.
Dr Dan dodał: „Rynek wielkopowierzchniowych paneli słonecznych do zastosowań kosmicznych dynamicznie się rozwija, a demonstracje takie jak ta pomagają budować renomę Wielkiej Brytanii jako światowej klasy eksperta w dziedzinie technologii kosmicznej”.
Eksperyment Cube Sat na nowo definiuje technologię dla farm słonecznych, a po sześciu latach panele stały się mniej wydajne i produkowały mniej energii. Zespół planuje to poprawić w przyszłości. Nadal jednak wierzą, że ich technologia będzie opłacalna komercyjnie na podstawie obecnych wyników.
