De belangrijkste energiebron voor de meeste ruimtevaartuigen is de zon. Maar om zijn stralen perfect te kunnen accumuleren, moeten satellieten niet alleen fotovoltaïsche converters van een groot gebied, maar ook speciale mechanismen om hun werkoppervlak te oriënteren op de zon. Voor kleine sondes is het gewicht van dergelijke structuren erg groot, omdat wetenschappers uit Saoedi-Arabië een gemeenschappelijke en betaalbare oplossing bieden.
Op het eerste gezicht lijkt het idee triviaal: zonnepanelen maken in de vorm van een bol. Daarom kunnen ze om een microsatelliet worden gewikkeld of op een externe structuur worden gemonteerd, en het grootste deel van het oppervlak dat licht in elektriciteit verandert, zal altijd verlicht zijn.
Onderzoekers van het King Abdullah Institute of Science and Technology (KAUST) in Saoedi-Arabië hebben in 2020 al een model van zo'n fotovoltaïsche omvormer onthuld. De technologiebeschrijving is gepubliceerd op de IEEE Spectrum-portal.
De nieuwe zonnepanelen hebben een aantal voordelen die ze niet alleen geschikt maken voor gebruik in de ruimte, maar ook op aarde. Door hun bijna bolvorm vangen ze niet alleen direct sterrenlicht op, maar ook gereflecteerd licht.
In laboratoriumomstandigheden waren sferische fotovoltaïsche omvormers 24-39% efficiënter dan omvormers in de vorm van conventionele vlakke platen bij het simuleren van de beweging van de zon door de lucht. En wanneer de lichtbron werd belemmerd door een obstakel (zoals een overhangend dak), wekten de nieuwe batterijen 60% meer elektriciteit op dan conventionele flatpanels.
Technologisch is de productie van dergelijke zonnecellen natuurlijk ingewikkelder - ten eerste is voor de fabricage van elke fotovoltaïsche omvormer, en dit is een heel veld, 15% meer etsen vereist.
Bovendien hadden de onderzoekers het bolrolproces nog niet volledig ontwikkeld en werden de proefstukken met de hand gevormd. Het is de bedoeling om een speciale mechanische arm te ontwikkelen die de bewegingen simuleert van een persoon die op een flexibel substraat rolt.
Bolvormige zonnepanelen zijn op veel andere manieren superieur aan traditionele panelen. Ze hebben bijvoorbeeld een hoger rendement laten zien bij langdurig gebruik bij hogere temperaturen (misschien vanwege een efficiëntere warmteafvoer, maar dit moet nog worden geverifieerd).
En natuurlijk hebben dergelijke constructies een nog betere situatie met oppervlakteverontreiniging met stof - wat erg belangrijk is. voor enorme zonne-energiecentrales of onbemande voertuigen: van sensoren op ontoegankelijke plaatsen tot rovers.
Gezien alle voor- en nadelen van de nieuwste technologie, zijn wetenschappers nog steeds op hun hoede voor de commerciële vooruitzichten. In theorie kan het nuttig zijn voor bijna alle nichetoepassingen - in een lage baan om de aarde voor microsatellieten, op het oppervlak van andere planeten voor kleine stationaire of zelfrijdende sondes, op aarde voor de werking van tijdelijke of permanente sensoren, evenals in ruimtes voor IoT-apparaten en slimme sensoren thuis".
Ontwikkelaars van bolvormige zonnecellen zijn van plan deze in de nabije toekomst te testen in laboratorium- en veldomstandigheden volgens een aantal criteria. Vervolgens beoordelen ze de economie van de technologie.
Wat betreft de productie van lichtgevoelige onderdelen is de innovatie niet revolutionair: fotovoltaïsche cellen op basis van monokristallijn silicium worden veel gebruikt en perfect beheerst in industrie. De innovatie van de Saoedische onderzoekers zit in het gebruik van een smalle en flexibele backing en speciale bewerking van de randen van elke cel.
PS Vond je het bericht leuk? Je vind-ik-leuks, reacties en abonnementen houden het kanaal in leven.