В условиях растущих потребностей в энергии и технологического прогресса становится очевидно, что солнечные панели нуждаются в усовершенствовании. Будущие солнечные панели должны выдерживать высокие температуры и радиацию. Они должны производить больше энергии и оставаться доступными по цене. Крайне важно, чтобы они были долговечными в космосе, поскольку замена панелей на орбите обходится дорого. Для выполнения этого требования Центр исследований солнечной энергии в Университете Суонси 6 лет назад запустил эксперимент. Эксперимент с кубсатом сделал именно это! Он переосмыслил технологию солнечных электростанций на космических станциях, которые могут производить больше энергии, чем существующие технологии, и, возможно, прослужат дольше.
В последнее время наблюдается существенный рост использования крупномасштабных космических систем. Причина этого заключается в возросшей потребности в более совершенных сетях связи, большем количестве спутников и более сложных космических миссиях. Это означает, что нам необходимо строить более крупные и сложные конструкции в космосе . Проблема в том, что по мере увеличения размеров космических систем им требуется больше энергии, а существующие солнечные технологии не справляются с этой задачей. Исследователи прилагают все больше усилий для разработки новых энергетических технологий для крупномасштабных космических систем.
По мере того как космические миссии становятся все более амбициозными и требовательными, ограничения традиционных солнечных панелей, разработанных для космических применений, становятся все более очевидными. Хотя эти панели способны эффективно преобразовывать солнечный свет в электричество, их конструкция и ограниченная площадь поверхности создают значительные ограничения. Это требует срочной разработки энергетических решений, которые были бы одновременно энергоэффективными и адаптируемыми к ограничениям космического пространства.
В Центре исследований солнечной энергии при Университете Суонси произошел замечательный прорыв . Они успешно разработали передовую технологию солнечных элементов, превосходящую возможности существующих космических технологий. Кроме того, они провели масштабное шестилетнее исследование для оценки исключительной производительности этих солнечных элементов в космосе.
Солнечные элементы на основе теллурида кадмия размещаются на тонких слоях различных полупроводниковых материалов. Эти слои наносятся на специальное защитное стекло из алюмосиликата, легированного церием. Такая конструкция позволяет команде производить солнечные элементы дешево, и, что важно, эти элементы могут производить больше энергии, чем существующие технологии.
Характеристики этой новой системы делают ее идеальной для производства больших панелей, способных покрывать обширные площади. Это обеспечит космическим системам доступ к обильным энергетическим ресурсам. В 2016 году команда установила солнечные панели на CubeSat и вывела его на солнечно-синхронную орбиту. За шесть лет они собрали и проанализировали данные с 30 000 витков. Панели до сих пор работают и не пришли в негодность в космосе.
Ученые Университета Суррея сотрудничали с Алжирским космическим агентством (ASAL) для проектирования и создания спутника в Космическом центре Суррея. Спутник был оснащен высокопроизводительными приборами для измерения его производительности на орбите.
Профессор Крейг Андервуд , почетный профессор космической инженерии в Космическом центре Суррея при Университете Суррея, сказал: «Мы очень рады, что миссия, рассчитанная на один год, продолжает работать после шести лет. Эти подробные данные демонстрируют устойчивость панелей к радиации и долговечность их тонкопленочной структуры в суровых тепловых и вакуумных условиях космоса».
«Эта технология сверхмалых солнечных элементов может привести к созданию крупных и недорогих солнечных электростанций, размещенных в космосе, которые будут возвращать чистую энергию на Землю, — и теперь у нас есть первые доказательства того, что эта технология надежно работает на орбите», — добавил профессор Крейг.
См. также : Солнечная энергетика в космосе: будущее чистой энергии
Доктор Дэн Лэмб из Университета Суонси сказал: «Успешные летные испытания этой новой полезной нагрузки в виде тонкопленочных солнечных элементов позволили привлечь финансирование для дальнейшего развития этой технологии».
Доктор Дэн добавил: «Крупномасштабные солнечные батареи для космических применений — это быстрорастущий рынок, и подобные демонстрации помогают укрепить мировую репутацию Великобритании в области космических технологий».
Эксперимент Cube sat переопределяет технологию для солнечных космических ферм, и после шести лет панели стали менее эффективными со временем и вырабатывали меньше энергии. Команда планирует улучшить это в будущем. Однако они по-прежнему считают, что их технология будет коммерчески жизнеспособной, основываясь на текущих результатах.
