Легкі, гнучкі та радіаційностійкі органічні сонячні елементи для космосу

Чи органічні сонячні елементи замінять кремнієві в космосі?

Університет Мічигану представив результати новаторського дослідження, яке може кардинально змінити майбутнє космічної енергетики. Виявляється, органічні сонячні елементи мають потенціал перевершити традиційні кремнієві та арсенід-галієві елементи не лише за ефективністю, але й за довговічністю у космічних умовах.

На відміну від попередніх досліджень, які вивчали вплив радіації лише на ефективність перетворення енергії, це дослідження заглибилося в молекулярні зміни, що погіршують роботу органічних елементів. “Кремнієві напівпровідники не стабільні у космосі через протонну іонізацію, що походить від сонця,” пояснив Йонгсі Лі, перший автор дослідження.

Молекулярні зміни на фотоелементах

Хоча арсенід-галій вважається найбільш стійким до протонного пошкодження, його вага, нееластичність і висока вартість обмежують його використання. Органічні сонячні елементи, навпаки, легкі, гнучкі і потенційно дешевші. Їх ефективність підтверджено під час тестів, і вони виявилися витривалими навіть після моделювання еквівалентного трьом рокам космічного опромінення.

Як виявило дослідження, органічні елементи на основі маломолекулярних сполук зберігають свою ефективність, тоді як полімерні елементи за той же період часу втратили половину своєї продуктивності. “Ми виявили, що протони розривають деякі бічні ланцюги, і це залишає електронні пастки, які погіршують продуктивність сонячних елементів,” зазначив Стівен Форрест, провідний автор дослідження.

Відновлення та перспективи майбутнього

Цікаво, що пошкодження на органічних сонячних елементах можна відновити. Стівен Форрест пояснив, що процес термічного відпалювання може відновити порушені молекулярні зв’язки. “Це можна зцілити термічним відпалюванням. Але ми можемо знайти способи заповнити пастки іншими атомами, усунувши цю проблему,” – наголосив він.

Також варто відзначити, що ці елементи можуть самовідновлюватися під впливом температури, близькою до 100°C. Хоча це дослідження відкриває великі перспективи, важливими стають питання ефективності цього процесу в умовах космічного вакууму та його надійності для тривалих місій.

Йонгсі Лі, який тепер є асоційованим професором у Нанкінському університеті в Китаї, планує продовжити дослідження в напрямку запобігання утворенню електронних пасток, що може значно підвищити ефективність органічних сонячних елементів у космічних умовах.