Гнучкі та стійкі до радіації органічні сонячні елементи для космосу
Вуглецеві органічні сонячні елементи перевершують традиційні рішення для космічних місій
У міру того, як людство розширює свої горизонти в космосі, зростає і попит на ефективні та довговічні джерела енергії. Останні радіаційні випробування з University of Michigan надають нові і захопливі інсайти про вуглецеві органічні сонячні елементи. Результати вказують на те, що ці інноваційні елементи можуть перевершувати ефективність і довговічність традиційних кремнієвих та арсенид-галієвих компонентів, що робить їх більш перспективними для використання у космосі.
Чому органічні сонячні елементи?
Використання органічних сонячних елементів для космічних місій пов’язано з їхніми унікальними характеристиками. Ці елементи є легкими, гнучкими, а ще можливо і дешевшими. У порівнянні з арсенидом галію, вони забезпечують менший вплив на навколишнє середовище та є більш зручними для транспортування. Різна вага та вартість арсенида галію створюють певні складнощі, які органічні елементи можуть вирішити.
Стійкість до космічної радіації
Органічні сонячні елементи демонструють високу стійкість до протонної радіації. У рамках дослідження, маломолекулярні компоненти не втратили потужності навіть після трьох років симульованого космічного випромінювання. Це робить їх ідеальними кандидатами для тривалих місій, в той час як елементи на полімерній основі втратили половину своєї ефективності за той самий період.
Як пояснює Йонгсі Лі, перший автор дослідження: “Кремнієві напівпровідники не стабільні в космосі через протонну іонізацію, що йде від сонця”. Тестування органічних фотоелементів з протонами виявило їх унікальну стійкість.
Молекулярні зміни та рішення
Дослідження відзначає, що протони можуть руйнувати деякі бічні ланцюги, створюючи електронні “траплі”, які знижують продуктивність. Як зазначив Стівен Форрест, професор інженерії: “Ми виявили, що протони розбивають деякі бічні ланцюги, і це залишає електронні “траплі”, які знижують продуктивність сонячних елементів”. Ці пастки сповільнюють потік електрики, але їх можна “полагодити” за допомогою термічної відпустки або заповнення пасток іншими атомами.
В результаті випромінювання в космосі сонячні елементи можуть самовідновлюватися при температурах близько 100 °C. Проте дослідження поки що залишає відкрите питання щодо ефективності відновлення в умовах вакууму.
