Британские ученые из Кембриджского университета разработали ультратонкие фотоэлементы для энергоснабжения орбитальных спутников. Они оказались устойчивы к протонному излучению, благодаря чему их можно использовать в космосе. Исследование опубликовано в журнале Journal of Applied Physics.
Для энергоснабжения большинства спутников используются фотоэлементы, которые преобразуют энергию солнечного света в электричество. Однако устройства повреждаются из-за космического излучения, что снижает их эффективность со временем. Это связано с тем, что космическое излучение «выбивает» атомы в материале фотоэлемента, снижая срок службы носителей заряда. Долговечность фотоэлементов можно повысить, сделав их более тонкими.
Британские ученые разработали ультратонкие фотоэлементы двух типов, используя в качестве полупроводника арсенид галлия. Один из фотоэлементов представлял собой чип, на который послойно наносили различные вещества. Другой фотоэлемент также содержал серебряное зеркало, которое было нужно для того, чтобы улучшить поглощение света. Чтобы имитировать космическое излучение, ученые облучали фотоэлементы протонами. Эффективность их действия до и после облучения определяли с помощью катодолюминесценции — процесса, который может указать на повреждения из-за излучения. Также ученые провели эксперименты, в которых использовали «искусственное солнце», чтобы определить эффективность преобразования энергии солнечного света в электричество. Оказалось, что ультратонкие фотоэлементы действительно устойчивы к протонному излучению. На их производство требуется примерно в 3,5 раза меньше стекла, при этом их эффективность сравнима с обычными фотоэлементами даже после 20 лет службы.
Такие фотоэлементы могут быть использованы для энергоснабжения орбитальных спутников. Сейчас над Землей находится много спутников, поэтому ученые размышляют над переходом на более высокие орбиты. К ним относится орбита «Молния», которая пересекает радиационный пояс Земли. Чтобы освоить такие орбиты, нужны материалы, устойчивые к протонному излучению.
Кроме того, разработанные ультратонкие и устойчивые к излучению фотоэлементы пригодятся и при изучении других планет и их спутников. Например, на Европе, спутнике Юпитера, наблюдается одно из наиболее жестких ионизирующих излучений во всей Солнечной системе. Поэтому для исследования Европы нужны материалы, которые будут стабильны при таких условиях.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
