Bateri diellore për karakteristikat e hapësirës. Si janë bërë panelet diellore për hapësirë

Bateri diellore në ISS

Bateria diellore - disa konvertues fotoelektrikë të kombinuar (fotoqeliza) - pajisje gjysmëpërçuese që konvertojnë drejtpërdrejt energjinë diellore në energji direkte rrymë elektrike, në ndryshim nga kolektorët diellorë, të cilët ngrohin materialin ftohës.

Pajisjet e ndryshme që bëjnë të mundur shndërrimin e rrezatimit diellor në energji termike dhe elektrike janë objekt kërkimi në energjinë diellore (nga greqishtja helios Ήλιος, Helios -). Prodhimi i qelizave fotovoltaike dhe kolektorëve diellorë po zhvillohet në drejtime të ndryshme. Panelet diellore vijnë në madhësi të ndryshme, nga ato të ndërtuara në mikrokalkulatorë deri tek ato që zënë çatitë e makinave dhe ndërtesave.

Histori

Prototipet e para të qelizave diellore u krijuan nga një fotokimist italian Origjina armene Giacomo Luigi Chamician.

Më 25 prill 1954, Bell Laboratories njoftoi krijimin e qelizave të para diellore me bazë silikoni për të prodhuar rrymë elektrike. Ky zbulim u bë nga tre punonjës të kompanisë - Calvin Souther Fuller, Daryl Chapin dhe Gerald Pearson. Vetëm 4 vjet më vonë, më 17 mars 1958, i pari me panele diellore, Vanguard 1, u lançua në Shtetet e Bashkuara vetëm disa muaj më vonë, më 15 maj 1958, Sputnik 3 u lançua edhe në BRSS. duke përdorur panele diellore.

Përdorni në hapësirë

Panelet diellore janë një nga mënyrat kryesore për të marrë energji elektrike në: ata punojnë për një kohë të gjatë pa konsumuar asnjë material, dhe në të njëjtën kohë janë miqësore me mjedisin, ndryshe nga ato bërthamore dhe.

Sidoqoftë, kur fluturoni në një distancë të madhe nga Dielli (përtej orbitës), përdorimi i tyre bëhet problematik, pasi rrjedha e energjisë diellore është në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës nga Dielli. Kur fluturoni në dhe, përkundrazi, fuqia e paneleve diellore rritet ndjeshëm (në rajonin e Venusit me 2 herë, në rajonin e Mërkurit me 6 herë).

Efikasiteti i fotocelave dhe moduleve

Fuqia e rrjedhës rrezatimi diellor në hyrjen atmosferike (AM0), është rreth 1366 watts për metër katror(shih gjithashtu AM1, AM1.5, AM1.5G, AM1.5D). Në të njëjtën kohë, fuqia specifike e rrezatimit diellor në Evropë në mot me shumë re, edhe gjatë ditës, mund të jetë më pak se 100 W/m². Duke përdorur panele diellore të zakonshme të prodhuara në mënyrë industriale, kjo energji mund të shndërrohet në energji elektrike me një efikasitet prej 9-24%. Në këtë rast, çmimi i baterisë do të jetë rreth 1-3 dollarë amerikanë për vat të fuqisë së vlerësuar. Për prodhimin industrial të energjisë elektrike duke përdorur qelizat diellore, çmimi për kWh do të jetë 0,25 dollarë, sipas Shoqatës Evropiane të Fotovoltaikëve (EPIA), deri në vitin 2020 kostoja e energjisë elektrike e prodhuar nga sistemet diellore do të bjerë në më pak se 0,10 euro për kW instalimet industriale dhe më pak se 0.15 € për kWh për instalime në ndërtesa banimi.

Në vitin 2009, Spectrolab (një degë e Boeing) demonstroi një qelizë diellore me një efikasitet prej 41.6%. Në janar të vitit 2011 pritej të dilnin në treg qelizat solare nga kjo kompani me efikasitet 39%. Në vitin 2011, kompania kaliforniane Solar Junction arriti një efikasitet prej 43.5% për një qelizë diellore 5.5x5.5 mm, që ishte 1.2% më e lartë se rekordi i mëparshëm.

Në vitin 2012, Morgan Solar krijoi sistemin Sun Simba nga polimetilmetakrilat (pleksiglas), germanium dhe arsenid galiumi, duke kombinuar një koncentrator me një panel mbi të cilin është montuar një qelizë diellore. Efikasiteti i sistemit kur paneli ishte i palëvizshëm ishte 26-30% (në varësi të kohës së vitit dhe këndit në të cilin ndodhet Dielli), dyfishi i efikasitetit praktik të qelizave diellore të bazuara në silikon kristalor.

Në vitin 2013, Sharp krijoi një qelizë diellore me tre shtresa me përmasa 4x4 mm mbi një bazë arsenide galium indium me një efikasitet prej 44.4%, dhe një grup specialistësh nga Instituti Fraunhofer për Sistemet e Energjisë Diellore, Soitec, CEA-Leti dhe Qendra Helmholtz Berlini krijoi një fotocelë duke përdorur lente Fresnel me një efikasitet prej 44.7%, duke tejkaluar arritjen e tij prej 43.6%. Në vitin 2014, u krijua Instituti Fraunhofer për Sistemet e Energjisë Diellore panele diellore, në të cilën, falë lentës që fokuson dritën në një fotocelë shumë të vogël, efikasiteti ishte 46%.

Në vitin 2014, shkencëtarët spanjollë zhvilluan një qelizë fotovoltaike silikoni të aftë për të konvertuar rrezatimi infra të kuqe dielli.

Një drejtim premtues është krijimi i fotocelave të bazuara në nanoantena që punojnë duke korrigjuar drejtpërdrejt rrymat e induktuara në një antenë të vogël (rreth 200-300 nm) nga drita (d.m.th. rrezatimi elektromagnetik frekuenca të rendit 500 THz). Nanoantenat nuk kërkojnë lëndë të para të shtrenjta për prodhim dhe kanë një efikasitet potencial deri në 85%.

Faktorët që ndikojnë në efikasitetin e fotocelave

Karakteristikat strukturore të fotocelave shkaktojnë një ulje të performancës së paneleve me rritjen e temperaturës.

Nga karakteristikat e performancës Paneli fotovoltaik tregon se për të arritur efikasitetin më të madh, kërkohet përzgjedhja e saktë e rezistencës së ngarkesës. Për ta bërë këtë, panelet fotovoltaike nuk lidhen drejtpërdrejt me ngarkesën, por përdorin një kontrollues kontrolli të sistemeve fotovoltaike, i cili siguron funksionimin optimal të paneleve.

Prodhimi

Shumë shpesh fotocelat e vetme nuk prodhojnë energji të mjaftueshme. Prandaj, një numër i caktuar i fotocelave kombinohen në të ashtuquajturat module diellore fotovoltaike dhe një përforcim është montuar midis pllakave të xhamit. Ky montim mund të jetë plotësisht i automatizuar.

Energjia elektrike është shumë e rëndësishme dhe burim i nevojshëm koha e tashme. Burimet e prodhimit janë të shumëllojshme, dhe shtrirja e aplikimit është e gjerë. Sidoqoftë, ekziston një zonë e aplikimit të energjisë elektrike që është shumë më e largët se skaji i Tokës - kjo është hapësira. Burimi i energjisë elektrike në hapësirë ​​është një bateri diellore.

Ideja e përdorimit të energjisë diellore përtej tokës u shfaq më shumë se gjysmë shekulli më parë, gjatë lëshimeve të para satelitët artificialë tokë. Gjatë asaj periudhe, profesor Nikolai Stepanovich Lidorenko vërtetoi nevojën dhe mundësinë e përdorimit të burimeve të pafundme të energjisë në anijen kozmike.

Ky lloj energjia merret duke përdorur module diellore. Vetë hapësira është një ndihmës i madh në këtë çështje, pasi rrezet e diellit, aq të nevojshme për procesin e fotosintezës në modulet diellore, janë të bollshme në hapësirën e jashtme dhe nuk ka asnjë ndërhyrje në konsumimin e tyre.

Disavantazhi i përdorimit të paneleve diellore është rreth orbita e tokës, mund të jetë efekti i rrezatimit në materialin e përdorur për të bërë pllaka fotografike. Falë kësaj ndikim negativ Ka një ndryshim në strukturën e qelizave diellore, gjë që çon në një ulje të prodhimit të energjisë elektrike.

NË laboratorët shkencorë Në të gjithë tokën, aktualisht, po zhvillohet një detyrë e ngjashme - përmirësimi dhe thjeshtimi i prodhimit të energjisë elektrike nga dielli, jo vetëm për përdorim në hapësirë, por edhe transmetimi i saj në tokë. Vetëm jo në shkallën e një shtëpie apo qyteti individual, por në shkallën e të gjithë planetit.

Thelbi i kësaj pune është të kuptojmë parimet e gjenerimit të energjisë elektrike nga dielli dhe të bëjmë supozime për përmirësimin e tyre. Studioni mundësinë e përdorimit të paneleve diellore në hapësirë, merrni parasysh arritje moderne shkollat ​​shkencore për këtë problem, montoni një bateri diellore në shtëpi dhe bëni eksperimente me të.

Një bateri diellore mund të bëhet në shtëpi duke përdorur fotodioda.

Duke përdorur një bateri diellore, mund të montoni qarqet më të thjeshta, duke ndezur një LED, një orë elektronike.

Përdorimi i një baterie diellore industriale për të krijuar modelin "Lunokhod 1".

Përkundër faktit se panelet diellore kanë qenë një nga burimet e energjisë në tokë dhe i vetmi burim energjie në hapësirë ​​për shumë vite, një numër çështjesh të pazgjidhura mbeten. Riciklimi i baterive diellore të përdorura, krijimi i një orbitale centrali diellor, metodat e transmetimit të energjisë elektrike nga hapësira në tokë.

Sipas mendimit tim, materialet premtuese për krijimin e qelizave diellore janë komponimet organike– ngjyra.

Punonjësit e Uralsky Universiteti Federal emëruar pas Presidentit të parë të Rusisë B.N. Yeltsin janë duke zhvilluar dhe sintetizuar ngjyra organike për bateritë diellore. Janë botuar një sërë punimesh që tregojnë premtimin e këtyre studimeve. Pasi ekzaminova disa ngjyra, përcaktova vizualisht atë më të ndritshme kur shkëlqej. (Lëngjet në dritën e ditës dhe ndriçohen nga LED blu).

Përdorimi i ngjyrave, deri diku, zgjidh çështjet e riciklimit dhe dërgimit të tyre në hapësirë ​​me përdorim të mëvonshëm, por disavantazhi i kësaj teorie është se këto materiale janë të ekspozuara ndaj hapësirës agresive dhe kanë efikasitet të ulët në krahasim me panelet diellore të silikonit.

Fizika është një shkencë eksperimentale, dhe falë këtë projekt, është e lehtë të shihet se për të përmirësuar shndërrimin e energjisë diellore në energji elektrike, është e nevojshme të studiohen më thellë ngjyrat.

• Termocentrale fantastike

Nuk është sekret se në përputhje me luftën e vazhdueshme për energji më produktive, miqësore me mjedisin dhe më të lirë, njerëzimi po i drejtohet gjithnjë e më shumë burimeve alternative të energjisë së çmuar. Në shumë vende, një numër mjaft i madh banorësh kanë identifikuar nevojën për të përdorur energjinë elektrike për të furnizuar shtëpitë e tyre.

Disa prej tyre arritën në këtë përfundim falë llogaritjeve të vështira të kursimeve burimet materiale, dhe disa u detyruan të ndërmarrin një hap kaq të përgjegjshëm nga rrethanat, njëra prej të cilave është e vështirë për t'u arritur vendndodhjen gjeografike, duke shkaktuar mungesë të komunikimeve të besueshme. Por jo vetëm në vende kaq të vështira për t'u arritur, nevojiten panele diellore. Ka kufij shumë më të largët se skaji i tokës - kjo është hapësira. Bateria diellore në hapësirë ​​është burimi i vetëm i gjenerimit sasia e kërkuar elektriciteti.

Bazat e Energjisë Diellore Hapësinore

Ideja e përdorimit të paneleve diellore në hapësirë ​​u shfaq për herë të parë më shumë se gjysmë shekulli më parë, gjatë lëshimeve të para të satelitëve artificialë të tokës. Në atë kohë, në BRSS, Nikolai Stepanovich Lidorenko, profesor dhe specialist në fushën e fizikës, veçanërisht në fushën e energjisë elektrike, vërtetoi nevojën për përdorimin e burimeve të pafundme të energjisë në anijen kozmike. Një energji e tillë mund të ishte vetëm energjia e diellit, e cila prodhohej duke përdorur module diellore.

Aktualisht gjithçka stacionet hapësinore operojnë ekskluzivisht duke përdorur energjinë diellore.

Vetë hapësira është një ndihmës i madh në këtë çështje, pasi rrezet e diellit, aq të nevojshme për procesin e fotosintezës në hapësirë, janë të bollshme në hapësirën e jashtme dhe nuk ka asnjë ndërhyrje në konsumimin e tyre.

Disavantazhi i përdorimit të paneleve diellore orbita e ulët e tokës, mund të jetë efekti i rrezatimit në materialin e përdorur për të bërë pllakën fotografike. Për shkak të këtij ndikimi negativ, struktura e qelizave diellore ndryshon, gjë që çon në uljen e prodhimit të energjisë elektrike.

Termocentrale fantastike

Në laboratorët shkencorë në të gjithë tokën, aktualisht po zhvillohet një detyrë e ngjashme - kërkimi i energjisë elektrike falas nga dielli. Vetëm jo në shkallën e një shtëpie apo qyteti individual, por në shkallën e të gjithë planetit. Thelbi i kësaj pune është krijimi i moduleve diellore që janë të mëdha në madhësi dhe, në përputhje me rrethanat, në prodhimin e energjisë.

Zona e moduleve të tilla është e madhe dhe vendosja e tyre në sipërfaqen e tokës do të sjellë shumë vështirësi, si p.sh.

• zona të mëdha dhe të lira për instalimin e marrësve të dritës,
• ndikimi i kushteve të motit në efikasitetin e moduleve,
• kostot për mirëmbajtjen dhe pastrimin e paneleve diellore.

Të gjitha këto aspektet negative përjashtojnë instalimin e një strukture të tillë monumentale në tokë. Por ka një rrugëdalje. Ai konsiston në instalimin e moduleve gjigante diellore në orbitën e ulët të Tokës. Kur një ide e tillë zbatohet, njerëzimi merr burim diellor energji, e cila është gjithmonë nën ndikim rrezet e diellit, kurrë nuk do të kërkojë heqjen e borës, dhe më e rëndësishmja, nuk do të zërë hapësirë ​​të dobishme në tokë.

Sigurisht, kushdo që është i pari në hapësirë ​​do të diktojë kushtet e saj në sektorin global të energjisë në të ardhmen. Nuk është sekret që rezervat e mineraleve në tokën tonë jo vetëm që nuk janë të pafundme, por përkundrazi, çdo ditë na kujton se së shpejti njerëzimi do të duhet të kalojë në burime alternative me forcë. Kjo është arsyeja pse zhvillimi i moduleve diellore hapësinore në orbitën e Tokës është në listën e detyrave prioritare për inxhinierët e energjisë dhe specialistët që projektojnë termocentralet e së ardhmes.

Lexoni gjithashtu:

Problemet e vendosjes së moduleve diellore në orbitën e tokës

Vështirësitë e krijimit të termocentraleve të tilla nuk janë vetëm në instalimin, shpërndarjen dhe vendosjen e moduleve diellore në orbitën e ulët të Tokës. Problemet më të mëdha shkakton transmetimin e rrymës elektrike të gjeneruar nga modulet diellore te konsumatori, pra në tokë. Sigurisht, ju nuk mund t'i zgjasni telat dhe nuk mund t'i transportoni ato në një enë. Ekzistojnë teknologji pothuajse joreale për transmetimin e energjisë në distanca pa materiale të prekshme. Por teknologji të tilla shkaktojnë shumë hipoteza të diskutueshme në botën shkencore.

Së pari, një rrezatim i tillë i fortë do të ndikojë negativisht në një zonë të gjerë të marrjes së sinjalit, domethënë, një pjesë e konsiderueshme e planetit tonë do të rrezatohet. Po sikur të ketë shumë stacione të tilla hapësinore me kalimin e kohës? Kjo mund të çojë në rrezatim të gjithë sipërfaqes së planetit, duke rezultuar në pasoja të paparashikueshme.

Së dyti një pikë negative mund të jetë shkatërrimi i pjesshëm shtresat e sipërme atmosfera dhe shtresa e ozonit, në vendet ku energjia transferohet nga termocentrali tek marrësi. Edhe një fëmijë mund të imagjinojë pasoja të këtij lloji.

Përveç gjithçkaje, ka shumë nuanca të një natyre të ndryshme që rrisin aspektet negative dhe vonojnë lëshimin e pajisjeve të tilla. Mund të ketë shumë situata të tilla emergjente, që nga vështirësia e riparimit të paneleve, në rast të një avarie të papritur ose përplasje me trup kozmik, për një problem banal - si të asgjësoni një strukturë kaq të pazakontë pas përfundimit të jetës së saj të shërbimit.

Pavarësisht gjithçkaje pika negative, njerëzimi, siç thonë ata, nuk ka ku të shkojë. Energjia diellore, sot, i vetmi burim energjie që teorikisht mund të mbulojë nevojat në rritje të njerëzve për energji elektrike. Asnjë nga burimet aktuale ekzistuese të energjisë në tokë nuk mund të krahasojë perspektivat e tyre të ardhshme me këtë fenomen unik.

Afati kohor i përafërt i zbatimit

Prej kohësh ka pushuar së qeni pyetje teorike. Nisja e parë e termocentralit në orbitën e tokës është planifikuar tashmë për vitin 2040. Sigurisht, ky është vetëm një model provë dhe është larg strukturave globale që planifikohen të ndërtohen në të ardhmen. Thelbi i një nisjeje të tillë është të shihet në praktikë se si do të funksionojë një termocentral i tillë në kushtet e funksionimit. Vendi që mori përsipër një mision kaq të vështirë është Japonia. Sipërfaqja e vlerësuar e baterive, teorikisht, duhet të jetë rreth katër kilometra katrorë.

Nëse eksperimentet tregojnë se një fenomen i tillë si një termocentral diellor mund të ekzistojë, atëherë drejtimi kryesor energjia diellore do të marrë një rrugë të qartë për të zotëruar shpikje të tilla. Nëse aspekti ekonomik, nuk do të mund ta ndalojë të gjithë faza fillestare. Fakti është se, sipas llogaritjeve teorike, për të nisur një termocentral të plotë diellor në orbitë, nevojiten më shumë se dyqind lëshime të automjeteve të lëshimit të ngarkesave. Për informacionin tuaj, kostoja e një lëshimi të një kamioni të rëndë, bazuar në statistikat ekzistuese, është afërsisht 0.5 - 1 miliard dollarë. Aritmetika është e thjeshtë dhe rezultatet nuk janë qetësuese.

Sasia që rezulton është e madhe dhe do të përdoret vetëm për të dërguar elementët e çmontuar në orbitë, por është ende e nevojshme të montoni të gjithë grupin e ndërtimit.

Për të përmbledhur gjithçka që u tha, mund të theksohet se krijimi i një termocentrali diellor hapësinor është çështje kohe, por një strukturë e tillë mund të ndërtohet vetëm nga superfuqitë që do të mund të mbajnë të gjithë barrën ekonomike nga zbatimi. të procesit.

Panelet diellore tradicionale më parë përbëheshin nga panele të lidhura me shufra metalike. Si rezultat, pesha e satelitëve me panele të rënda ishte shumë domethënëse.

Eksperimenti, i cili filloi së fundmi në ISS, do të testojë dizajnin e një qelize të re diellore që përshtatet në një cilindër kompakt në nisje. Ka një masë dhe volum dukshëm më të ulët, duke ofruar potencialisht një opsion për reduktime të konsiderueshme të kostos, si dhe fuqi të shtuar për gjeneratat e ardhshme të satelitëve.

Më i vogël dhe më i lehtë se panelet diellore tradicionale, Rrotullimi Solar Array, ose ROSA, përbëhet nga një panel i vetëm qendror që përmban qeliza fotovoltaike fleksibël për të kthyer dritën në energji elektrike.

Në të dy anët e panelit ka mbajtëse anësore që mund të zgjaten sipas gjatësisë së baterisë dhe shërbejnë si mbështetje për të. Mbajtësit, ose booms, janë bërë nga materiale të lehta të përbërë. Bumi është si një kallam peshkimi i tërhequr i përbërë nga disa seksione të vogla.

Bateria e re mund të përshtatet lehtësisht në një sërë madhësish, duke përfshirë grupe shumë të mëdha, për të fuqizuar stacionet hapësinore të ardhshme. Nëse eksperimenti është i suksesshëm, panelet diellore do të bëhen më të vogla dhe më të lehta për satelitët e radios dhe televizionit, parashikimin e motit, GPS dhe shërbime të tjera për përdoruesit në Tokë. Përveç kësaj, teknologjia mund të përshtatet për të siguruar energji për anijet kozmike ndërplanetare të vendosura larg nga Dielli.

Mostra eksperimentale ROSA do t'ju lejojë të zbuloni se sa mirë lloj i ri Panelet diellore vendosen në gravitet zero dhe funksionojnë brenda temperaturat ekstreme hapësirë. Ai gjithashtu do të studiojë se si dizajni i përgjigjet manovrave të kryera nga anija kozmike.

Nëse anije kozmike do të fillojë një lloj manovre, mund të ndodhë një çift rrotullues dhe bateria do të fillojë të dridhet. Ju duhet të dini saktësisht se kur dhe si vibron në mënyrë që të mos humbni kontrollin e anijes. Mënyra e vetme testoni këtë - eksperimente në hapësirë.

Matjet do të merren kur bateria është në diell dhe në hije të plotë, do të mblidhen të dhëna se sa vibron kur lëviz nga zona e hijes në zonë rrezet e diellit. Ky dridhje, i njohur si vibrim termik, paraqet problem për satelitët me sensorë termikë të ndjeshëm.

Dizajni i ri është shumë i hollë, vetëm disa milimetra dhe nxehet shumë shpejt, dhjetëra gradë në pak sekonda. Kjo krijon mbingarkesa termike që mund ta bëjnë atë të dridhet. Si rezultat, ka probleme, për shembull, nëse sateliti u përpoq të bënte një fotografi në atë moment.

Qëllimi i eksperimentit është gjithashtu të krahasojë të dhënat e marra në orbitë me matjet referente të kryera më parë në Tokë.

Nëse eksperimenti është i suksesshëm, masa e baterive të ardhshme do të jetë 20% më e lehtë dhe vëllimi do të jetë katër herë më i vogël. Kjo do të çojë në një rënie serioze masë totale anije kozmike dhe lirimin e hapësirës, ​​gjë që do të rrisë sasinë e pajisjeve të dobishme, për shembull, në një satelit komunikimi.

Shpikja ka të bëjë me sistemet energjetike objektet hapësinore bazuar në konvertim i drejtpërdrejtë energji rrezatuese nga dielli në energji elektrike dhe mund të përdoret për të krijuar qeliza diellore me kosto efektive sipërfaqe të madhe. Thelbi: në një bateri diellore hapësinore që përmban një kornizë mbajtëse, të vendosura fotoqeliza, duke përfshirë dy elektroda përcjellëse të ndara nga një hendek, njëra prej të cilave është e tejdukshme, në sipërfaqen e brendshme ka një shtresë të bërë nga materiale me funksion pune më pak se funksioni i punës së materialit të elektrodës, dhe madhësia e hendekut nuk e kalon rrugën e lirë të fotoelektroneve. 5 i sëmurë.

Shpikja lidhet me sistemet energjetike të objekteve hapësinore bazuar në shndërrimin e drejtpërdrejtë të energjisë rrezatuese nga Dielli në energji elektrike dhe mund të përdoret për të krijuar panele diellore hapësinore me sipërfaqe të madhe (SB). Janë të njohura bateritë diellore që përmbajnë një kornizë, fotoqeliza të vendosura mbi të, duke përfshirë dy elektroda përçuese të ndara nga një hendek, njëra prej të cilave është bërë e tejdukshme në bazë të baterive diellore strukturat gjysmëpërçuese lloje të ndryshme kanë një efikasitet mjaft të lartë të konvertimit të energjisë diellore. Disavantazhet e SB-ve të njohura të bazuara në efektin e brendshëm fotoelektrik janë kompleksiteti i strukturës PV me përdorimin e materialeve të pakta, si arsenidi i galiumit; kufizimi themelor nga poshtë i trashësisë së FEC për shkak të strukturës shumështresore, veçanërisht të graduar, të konvertuesit duke përdorur nënshtresa, veshje të ndryshme optike dhe mbrojtëse dhe, si rezultat, relativisht masë e madhe FEP, që tejkalon masën e kornizës SB, e bërë nga materiale me rezistencë të lartë; ndjeshmëri ndaj efekteve të mjedisit hapësinor, në veçanti ndaj rrezatimit korpuskular, i cili shkakton degradim të shpejtë të karakteristikave të performancës, duke zvogëluar jetën e shërbimit. Si rezultat, këto mangësi çojnë në kosto e lartë energjia elektrike e prodhuar nga SB e tillë. Më afër propozimit zgjidhje teknikeështë një bateri diellore hapësinore e zgjedhur si prototip, që përmban një kornizë mbështetëse, fotoqeliza të vendosura mbi të, duke përfshirë dy elektroda përcjellëse të ndara nga një hendek, njëra prej të cilave është e tejdukshme si një zonë gjeneruese e rrymës e formuar midis sipërfaqeve të qelizës diellore , një qelizë e tillë diellore përdor një shtresë (shtresa) homo- ose heterostrukturore në të cilën aplikohen elektroda (për shembull, optike dhe barriera) dhe veshjet e nevojshme. Elementet grumbulluese të rrymës mund të bëhen në formën e rrjetave të hollë përçuese të formuara në sipërfaqet e elektrodave. Korniza mbajtëse është një strukturë dërrase e bërë nga elementë me forcë të lartë, për shembull fibër karboni, shufra, mbi të cilat shtrihet FEP në formën e paneleve fleksibël në një nënshtresë rrjetë, të fiksuar në kornizë përgjatë periferisë. SB i njohur ka një efikasitet mjaft të lartë (pothuajse deri në 15-20%) dhe një trashësi të vogël panelesh fleksibël SB (deri në 100-200 mikronë), duke lehtësuar ruajtjen, transportimin dhe vendosjen e SB në gjendje pune, për shembull, nga një rrotull. Disavantazhet e SB-së së njohur janë ato të përmendura tashmë më lart, të cilat janë tipike për qelizat diellore gjysmëpërçuese. Këto mangësi, në fund të fundit, shprehen në karakteristikat energjetike specifike të pamjaftueshme të larta (fuqia nuk kalon 0,2 kW/kg ose 0,16 kW/m2) dhe karakteristikat operacionale dhe teknologjike (pesha specifike e konsiderueshme e paneleve diellore për shkak të PV, kompleksiteti i prodhimit, ndjeshmëria ndaj kozmike ndikimet, etj.), gjë që çon në një rritje të kostos së prodhimit të energjisë elektrike SB të këtij lloji. Qëllimi i shpikjes është të rrisë fuqinë elektrike specifike për njësi të masës duke rritur njëkohësisht rezistencën ndaj ndikimeve të jashtme në kushtet e hapësirës së jashtme. Ky synim arrihet nga fakti se në një bateri diellore hapësinore që përmban një kornizë mbajtëse, mbi të vendosen fotoqeliza, duke përfshirë dy elektroda përcjellëse të ndara nga një hendek, njëra prej të cilave është e tejdukshme, në sipërfaqen e brendshme të njërës prej elektrodave ka një shtresë e bërë nga një material me një funksion pune më të vogël se rendimenti i funksionit të punës së materialit të tij, dhe madhësia e hendekut nuk e kalon rrugën e lirë të fotoelektroneve. Thelbi i shpikjes është përdorimi i SB-së së propozuar në dizajn, në kontrast me parimet tradicionale efekti fotoelektrik i jashtëm, në të cilin një nga elektrodat përcjellëse shërben si fotokatodë, nga e cila fotoelektronet mund të nxirren kryesisht ose në drejtimin e dritës së rënë nga sipërfaqja hije e filmit, ose në drejtim të kundërt nga sipërfaqja e ndriçuar e filmit. . Fotoelektronet kapen nga një film tjetër me një elektrodë përcjellëse, e cila vepron si një anodë. Meqenëse filmat katodë dhe anodë janë bërë nga materiale me funksione të ndryshme të punës së elektroneve, kur ekspozohen ndaj SB fluksi ndriçues vendoset një diferencë e caktuar potenciale ekuilibri midis filmave (EMF e rendit 0,6-0,8 V) me kusht që hendeku midis filmave më pak gjatësi rruga e lirë e fotoelektroneve në mjedisin e boshllëkut (kjo kusht është i kënaqur për vakum hapësinor me një fushë magnetike të jashtme të dobët). Gjëja më domethënëse është se filmat përçues (përfshirë metalin) mund të bëhen shumë më të hollë se panelet gjysmëpërçues SB të rendit prej 0,5 mikron ose më pak, në mënyrë që karakteristikat specifike të SB të propozuar të jenë shumë më të larta se ato të SB tradicionale. Për më tepër, ndjeshmëria e karakteristikave elektrofizike të SB të propozuar ndaj efekteve të faktorëve në mjedisin hapësinor (mikrometeoritët, rrezatimi korpuskular) është shumë më i dobët. Prodhimi i filmave dhe montimi i paneleve diellore prej tyre në një kornizë mbështetëse janë teknologjikisht të thjeshta, dhe kushtet e gravitetit të ulët (pa peshë) bëjnë të mundur krijimin e paneleve diellore të lehta të një zone shumë të madhe, dhe për rrjedhojë, fuqisë. Mishërimi i preferuar i SB-së së propozuar është një dizajn ku secili prej filmave me një elektrodë përçuese është bërë në formën e shiritave të izoluar nga njëri-tjetri, dhe shiritat e filmave të ndryshëm në çifte formojnë seksione të një konverteri fotoelektrik, të kombinuar në një seri. qark në të cilin çdo shirit i pasmë i njërit prej seksioneve të konvertuesit është i lidhur elektrikisht me shiritin e orientuar nga dielli të seksionit ngjitur të konvertuesit, dhe elementët grumbullues të rrymës lidhen elektrikisht me shiritin e pasmë në një skaj të qarkut dhe në shiritin e orientuar nga dielli në skajin e kundërt të qarkut. Ky dizajn ka rritur prodhueshmërinë kur ndërtohet një SB me sipërfaqe të madhe. Në të njëjtën kohë, ky dizajn i SB bën të mundur zvogëlimin e sasisë së rrymës që rrjedh nëpër seksionet FV për njësi të fuqisë së gjeneruar dhe në këtë mënyrë të zvogëlojë trashësinë e filmave, d.m.th., të zvogëlojë më tej masën e SB. Në SB-në e propozuar, një shtresë aplikohet në sipërfaqen e filmit me një elektrodë përcjellëse (fotokatodë), e cila zvogëlon funksionin e punës së elektroneve nga ky film. Kjo mund të bëhet, për shembull, duke oksiduar një film metalik përkatës (p.sh. alumini). Kur anoda ndodhet sipër fotokatodës, e para duhet të jetë e tejdukshme, prandaj, në këtë version të SB-së së propozuar, filmi përcjellës i orientuar drejt diellit mund të bëhet nga një strukturë e shpuar ose rrjetë me hijen minimale të mundshme të filmit katodë. . Thelbi i shpikjes ilustrohet me vizatime, ku Fig. 1 tregon një diagram të një sistemi diellor me një fotokatodë filmike të orientuar drejt Diellit; Fig. 2 tregon një diagram të një SB me një fotokatodë në sipërfaqen e pasme; figura 3 tregon diagrami i qarkut SB me ndarje; Figura 4 tregon qarkun ekuivalent elektrik të SB; Figura 5 tregon një opsion projektimi për SB. Siç tregohet në figurën 1, SB përmban filma përcjellës të vendosur në një kornizë dielektrike mbështetëse 1, njëra prej të cilave shërben si një katodë fotoemisionuese 2 dhe tjetra si një anodë 3. Filmi 2 ndodhet përgjatë sipërfaqes së orientuar nga drita diellore fluksi 4. Nëpërmjet elementeve të grumbullimit të rrymës 5, filmat përçues mund të lidhen me ngarkesën 6. Sipas një mishërimi tjetër të SB, të paraqitur në Fig. 2, fotokatoda 2 mund të vendoset përgjatë sipërfaqes së pasme dhe filmi i anodës 3 është të bëra transparente, veçanërisht të shpuara ose të bëra në formën e një rrjete teli të imët. Materialet e elektrodës mund të jenë metale si alumini, argjendi, ari, platini, disa aliazhe, okside metale alkali dhe lidhje të tjera. Punime te ndryshme Rendimenti i elektronit është marrë për filmat e të njëjtit metal për shkak të oksidimit të njërit prej tyre ose trajtimit tjetër sipërfaqësor. Siç tregohet në figurën 3, filmat e katodës dhe të anodës mund të bëhen në formën e shiritave 7 dhe 8 të izoluar nga njëri-tjetri, me shirita të një lloji (anodik) të lidhur elektrikisht me shirita të një lloji tjetër (katodë) përgjatë nyjeve të kontaktit ( qepje) 9 pra, që këtu një qelizë diellore me sipërfaqe të madhe është një sistem (zinxhir) i seksioneve gjeneruese të energjisë të lidhura në seri me 10 madhësi më të vogla. Çdo seksion rrit tensionin e furnizuar në ngarkesën 6 në përputhje me ekuivalentin diagrami elektrik qarku i paraqitur në Fig.4. Siç tregohet në figurën 5, strukturalisht SB me diagramin sipas figurës 3 mund të përmbajë një kornizë të palosshme ose të parafabrikuar me elemente mbajtëse gjatësore 11 dhe tërthore 12. Fragmentet e FEP 13 në formën e shiritave të bashkuar të llojeve të ndryshme shtrihen në kornizë, duke i kaluar ato përmes elementëve tërthor 12 dhe duke i fiksuar përgjatë skajeve në të njëjtat elementë 12, për shembull, duke përdorur pëlhura elastike dielektrike (rrjetë, mbajtëse, etj. ) 14. Ngurtësia e SB në gjendjen e vendosur sigurohet nga mbajtëset 15, duke shtrënguar skajet e elementëve të shufrës gjatësore 11, të artikuluar në pjesë qendrore. Funksionimi dhe funksionimi i SB sipas shpikjes kryhet si më poshtë. NË hapësira e jashtme Ose i gjithë SB shfaqet në formë të palosur, ose fragmentet e tij më pas mblidhen në sistem të unifikuar. Kur vendoset në gjendje pune, SB orientohet drejt Diellit me një nga sipërfaqet e tij të filmit, në varësi të llojit të fotokatodës (shih Fig. 1 dhe 2). Për shkak të emetimit të elektroneve që rezulton, një fushë elektrike shfaqet në hendekun midis filmave, duke krijuar një ndryshim potencial midis filmave të anodës dhe katodës, i barabartë me ndryshimin në funksionet e punës të këtyre filmave. Kur një ngarkesë e caktuar 6 lidhet me SB përmes elementeve 5 grumbulluese të rrymës, në qarkun PV lind një rrymë elektrike, e cila furnizon ngarkesën me energjinë elektrike të nevojshme. Zona kryesore e aplikimit të SB-ve të propozuara është e lartë, në veçanti orbitat gjeostacionare, ku ndikimi i atmosferës është minimal, fushë magnetike planeti dhe gradienti i tij gravitacional, i cili bën të mundur krijimin e SB-ve të një zone shumë të madhe, dhe për këtë arsye fuqi të lartë. Efikasiteti teknik dhe ekonomik i shpikjes së propozuar mund të konfirmohet nga vlerësimet e mëposhtme. Dihet se efikasiteti i konvertimit të energjisë në efekt i jashtëm fotoelektrikështë 2-10% Duke marrë parasysh që fuqia e fluksit të dritës diellore pranë Tokës është afërsisht 1,4 kW/m2, fuqia elektrike e prodhuar nga një njësi e sipërfaqes diellore do të jetë rreth 0,051400 70 W/m2, nëse marrim një efikasitet prej 5% Ky tregues dukshëm më i keq se ai i SB-ve serike të silikonit, ku arrihet 110 W/m2. Sidoqoftë, trashësia e filmave mund të rritet në 0,5 mikron. Atëherë masa prej 1 m 2 film, për shembull, prej alumini do të jetë 110,510 -6 2,710 3 1,3510 -3 kg 1,35 g për një trashësi prej 0,5 mikron. Prandaj, fuqia elektrike specifike (bazuar në masën e FV), duke marrë parasysh përdorimin e dy filmave, do të jetë Për një PV me një masë specifike prej 25 10 g/m2 dhe një kornizë me të njëjtën masë specifike mesatare, dmth nëse masa specifike e baterisë diellore është afërsisht 20 g/m 2, fuqia elektrike specifike e SB do të jetë Ky tregues kryesor i SB-së së propozuar është pothuajse 20 herë më i lartë se i njëjti tregues për SB-të gjysmëpërçuese premtuese, duke arritur 200 W/kg, dhe zbatimi i SB-së së propozuar nuk kërkon materiale të pakta dhe teknologji komplekse, pasi prodhimi i përçuesve shumë të hollë. filmat janë një proces praktikisht i zotëruar. Kostoja e krijimit të SB-së së propozuar duhet të pritet në nivelin e kostos së vënies së tyre në orbitë, dhe duke qenë se kjo e fundit është proporcionale me masën e SB-së, fitimi në koston e gjenerimit të energjisë elektrike duke përdorur SB-në e propozuar bëhet mjaft i dukshëm. . Përveç kësaj, SB-të e propozuara karakterizohen nga një jetë më e gjatë shërbimi dhe kërkesa më pak të rrepta operacionale. SB-të e propozuara lejojnë mundësinë e tyre përdorim efektiv si organe kontrolli (solar-vela) për orientimin dhe korrigjimin e orbitës së objekteve hapësinore. Perspektivat për përmirësimin e SB-ve të propozuara lidhen kryesisht me krijimin e filmave veçanërisht të hollë përçues (më pak se 0,1 mikron) dhe kornizave ultra të lehta me ngarkesë. Kërkime përkatëse po kryhen në fushën e pajisjeve si " vela diellore". Burimet e informacionit 1. Koltun M.M. Elementet diellore. M. Nauka, 1987, fq. 136-154. 2. Grilikhes V.A. et al. Energjia diellore dhe fluturimet në hapësirë. M. Shkencë, 1984 f.144 (prototip).