La principale fonte di energia per la maggior parte dei veicoli spaziali è il Sole. Ma, per accumulare perfettamente i suoi raggi, i satelliti non devono avere solo fotovoltaico convertitori di grande superficie, ma anche speciali meccanismi per orientare la loro superficie di lavoro a il Sole. Per le piccole sonde, il peso di tali strutture è molto grande, perché gli scienziati dell'Arabia Saudita offrono una soluzione comune e conveniente.
A prima vista, l'idea sembra banale: realizzare pannelli solari a forma di sfera. Pertanto, possono essere avvolti attorno a un microsatellite o montati su una struttura esterna, e la maggior parte della superficie che modifica la luce in elettricità sarà sempre illuminata.
I ricercatori del King Abdullah Institute of Science and Technology (KAUST) in Arabia Saudita hanno già svelato un modello di tale convertitore fotovoltaico nel 2020. La descrizione della tecnologia è stata pubblicata sul portale IEEE Spectrum.
I nuovi pannelli solari hanno una serie di vantaggi che li rendono adatti all'uso non solo nello spazio, ma anche sulla Terra. Grazie alla loro forma quasi sferica, raccolgono non solo la luce diretta delle stelle, ma anche la luce riflessa.
In condizioni di laboratorio, i convertitori fotovoltaici sferici erano del 24-39% più efficienti dei convertitori sotto forma di piastre piatte convenzionali durante la simulazione del movimento del sole nel cielo. E quando la fonte di luce era ostruita da un ostacolo (come una sporgenza del tetto), le nuove batterie generavano il 60% di elettricità in più rispetto ai tradizionali pannelli piatti.
Tecnologicamente, ovviamente, la produzione di tali celle solari è più complicata: in primo luogo, per la produzione di ciascun convertitore fotovoltaico, e questo è un intero campo, è necessario il 15% in più di incisione.
Inoltre, i ricercatori non avevano ancora sviluppato completamente il processo di laminazione delle sfere e i pezzi di prova sono stati formati a mano. È previsto lo sviluppo di uno speciale braccio meccanico che simula i movimenti di una persona che rotola su un substrato flessibile.
I pannelli solari sferici sono superiori ai pannelli tradizionali in molti altri modi. Ad esempio, hanno mostrato una maggiore efficienza nel funzionamento a lungo termine a temperature più elevate (forse a causa di una dissipazione del calore più efficiente, ma questo resta da verificare).
E naturalmente, tali strutture hanno una situazione ancora migliore con la contaminazione della superficie con polvere, che è molto importante. per enormi centrali solari o veicoli senza pilota: dai sensori in luoghi inaccessibili a rover.
Dati tutti i vantaggi e gli svantaggi della tecnologia più recente, gli scienziati sono ancora diffidenti nei confronti delle sue prospettive commerciali. In teoria, può essere utile per quasi tutte le applicazioni di nicchia - in orbita terrestre bassa per microsatelliti, sulla superficie di altri pianeti per piccoli sonde fisse o semoventi, a Terra per il funzionamento di sensori temporanei o permanenti, nonché in ambienti per dispositivi IoT e sensori intelligenti a casa".
Gli sviluppatori di celle solari sferiche prevedono di testarle in laboratorio e sul campo nel prossimo futuro secondo una serie di criteri. Quindi valuteranno l'economia della tecnologia.
In termini di produzione di parti fotosensibili, l'innovazione non è rivoluzionaria: le celle fotovoltaiche a base di silicio monocristallino sono ampiamente utilizzate e perfettamente gestite in industria. L'innovazione dei ricercatori sauditi risiede nell'uso di un supporto stretto e flessibile e nella lavorazione speciale dei bordi di ogni cella.
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