Физики из Швеции разработали небольшие антенны, собирающие солнечное излучение, также известные как нанопроволоки, которые могут лучше подходить для космоса, чем существующие кремниевые солнечные элементы.
Новые нанопроволоки очень легкие и требуют для производства малого количества материала, а это означает, что они идеальные кандидаты для полетов в космос. В скором времени они будут испытаны на спутниках, которые уже используют традиционные солнечные элементы.
На самом деле, согласно заявлению Лундского университета для прессы, они уже были отправлены в космос несколько дней назад.
Новый тип солнечных батарей сможет удвоить их эффективность.
Фотоэлектрические нанопроволоки имеют три разные ширины запрещенной зоны. Это означает, что они используют три разных материала, которые реагируют на разные длины волн солнечного света. Поэтому теоретически они лучше соответствуют солнечному спектру, чем современные кремниевые солнечные элементы.
Большой проблемой было заставить ток передаваться между материалами. Решение этой задачи заняло более десяти лет работы ученых, но в конце концов это было преодолено.
Солнечные элементы с различной шириной запрещенной зоны, известные как тандемные солнечные элементы, смогут значительно повысить эффективность выработки электроэнергии. Исследования ученых показывают, что их эффективность может быть примерно вдвое выше по сравнению с сегодняшними коммерческими кремниевыми солнечными элементами.
“Кремниевые солнечные элементы почти достигли своего максимального предела эффективности. Поэтому теперь акцент сместился на разработку тандемных солнечных элементов” считает профессор Боргстрём.
Нанопроволоки похожи на «разреженное ложе из гвоздей».
Тандемные солнечные элементы обычно разрабатываются путем синтеза различных полупроводниковых материалов друг с другом. Исследователи из Лунда придумали уникальный метод, при котором они создают чрезвычайно тонкие стержни из полупроводникового материала на подложке. Это позволяет им использовать небольшое количество материала на единицу площади, что снижает затраты, а также делает этот метод более устойчивым.
В нанопроволоках используются три материала: индий, мышьяк и галлий. Используя эти материалы, ученые смогли достичь эффективности 16,7%, хотя они считают, что она может возрасти примерно до 47%, используя ту же структуру, но с большей шириной запрещенной зоны.
Помимо того, что нанопровода более эффективно преобразуют свет, они также обладают прочностью, необходимой для космических путешествий. «Лист нанопроволок можно сравнить с ложем из гвоздей, которые редко расположены», — объяснил Боргстрём. «Если попадутся какие-нибудь агрессивные протоны, что время от времени случается в космосе, они, вероятней всего, пройдут между проводами, а если им удастся уничтожить какие-то провода, то это не будет иметь большого значения. Ущерб может быть больше, если они приземлятся на кремниевую сплошную тонкую поверхность солнечной панели».
Чтобы проверить свои гипотезы на практике, ученые оснастили исследовательский спутник солнечными элементами из нанопроволоки. Их спутник недавно был запущен в космос партнерами из Калифорнийского технологического института в США. Спутник выйдет на орбиту весной и ученые смогут получать данные о работе новых панелей из нанопроводов.
