Легкі, гнучкі та стійкі до радіації органічні сонячні елементи для космосу
Органічні сонячні елементи: майбутнє для космічних технологій
Результати тестів на радіацію показують, що органічні сонячні елементи на основі вуглецю можуть перевершити традиційні кремнієві та арсенід-галієві елементи за ефективністю та довговічністю в космічних умовах, згідно з дослідженням Університету Мічигану. У той час як попередні дослідження здебільшого розглядали, як радіація впливає на енергетичну ефективність органічних сонячних елементів, це нове дослідження заглибилось у молекулярні зміни, що погіршують їхню продуктивність.
“Кремнієві напівпровідники нестабільні в космосі через опромінення протонами, яке надходить від сонця,” пояснив Yongxi Li, перший автор дослідження та колишній дослідник в У-Мічигані з електротехніки та комп’ютерної інженерії. Тестування органічних фотоелементів з використанням протонів є важливим, адже ці частинки вважаються найбільш руйнівними для електронних матеріалів у космосі.
Переваги органічних сонячних елементів
Хоча арсенід-галій відомий своєю ефективністю і стійкістю до пошкоджень від протонів, його вага, жорсткість і висока вартість створюють проблеми. Органічні сонячні елементи, навпаки, легкі, гнучкі та потенційно дешевші. Це дослідження є частиною тривалих зусиль з оцінки надійності органічних матеріалів для критично важливих космічних місій.
Органічні фотоелементи, створені з малих молекул, показали сильну стійкість до опромінення протонами, не втрачаючи продуктивності після імітації трирічного перебування в космічному просторі. Проте елементи на полімерній основі втратили половину своєї ефективності за той же період.
Вплив протонів і процес самовідновлення
Стівен Форрест, видатний університетський професор інженерії в У-Мічигані, зазначив, що “протони розщеплюють деякі бічні ланцюги, і це залишає пастку для електронів, що погіршує продуктивність сонячних елементів”. Ці пастки захоплюють електрони, створені світлом, зменшуючи потік електроенергії до електродів.
Форрест також зазначив, що нагрівання сонячних елементів, процес, відомий як теплове відпалювання, може виправити пошкодження, відновлюючи розірвані молекулярні зв’язки. “Ви можете зцілити це тепловим відпалюванням або нагріванням сонячного елемента. Але ми можемо знайти способи заповнити пастки іншими атомами, усунувши цю проблему”, додав він.
Виклики та майбутні дослідження
Дослідження припускає,
