Ясной ночью Кэйтлин Ван Сент (Kaitlyn VanSant) из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (National Renewable Energy Laboratory, NREL), США, сможет наблюдать, как плоды ее трудов проносятся по небу. Однако подтвердить успех проекта можно будет только тогда, когда ее крохотные устройства вернутся с борта Международной космической станции (МКС) на Землю.
Совместный проект НАСА и NREL предполагает разработку недорогих солнечных элементов для использования в космосе. Специальные фотоэлектрические панели, обращенные в сторону Солнца, были использованы, чтобы генерировать электричество для марсианских роверов и космических аппаратов, но стоимость производства таких высокоэффективных солнечных панелей слишком высока для использования их на Земле. Исследователи из NREL пробуют разные способы снижения стоимости производства таких фотоэлементов, чтобы их было удобно применять и на Земле, и в космосе.
Эти последние испытания помогут оценить возможность использования перовскитных солнечных ячеек в космосе и оценить долговечность материалов, используемых для создания ячеек. Восемь образцов ячеек и материалов были отправлены на МКС в этом месяце и еще 25 образцов отправятся на станцию весной 2022 г. Эти образцы солнечных ячеек монтируются снаружи станции, на обшивке.
На Земле для генерации солнечной энергии используются кремниевые панели. Другие фотоэлектрические технологии, такие как солнечные панели, используемые в космосе, основаны на материалах III и V групп Периодической таблицы. Поместив ячейку из элементов III и V групп на подложку из кремния, исследовательская группа Ван Сент смогла в 2017 г. достигнуть рекордной эффективности конверсии энергии (КПД) в 35,9 процента для ячейки на основе арсенида галлия, размещенного на подложке из кремния, против значения в 26 процентов, достигаемого для самых эффективных кремниевых панелей.
Однако условия в космосе не позволяют запустить для испытаний такую ячейку на основе арсенида галлия, поскольку большие перепады температур и жесткие космические излучения приводят к быстрой ее деградации. Вместо этого группа Ван Сент запустила на МКС менее эффективную, но более устойчивую к радиации и перепадам температуры ячейку на основе фосфида галлия-индия.
Текущая партия образцов перовскитных солнечных ячеек, отправленная командой Ван Сент, проведет на МКС около 6 месяцев, после чего будет возвращена на Землю. Черный цвет материалов ячейки будет указывать на эффективную работу устройства, в то время как пожелтение, скорее всего, будет свидетельствовать о деградации, рассказала она.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение