Niedawno wprowadzono przełomowe badanie, obiecując znaczące postępy w technologii fotowoltaicznej (PV) w zakresie zastosowań kosmicznych. Główni badacze dr Sandra Correia (University of Aveiro i Instituto de Telecomunicações) i Professor Rute Ferreira (University of Aveiro i Ciceco _ Aveiro Institute of Materials) wraz z Dr. Liiandshe Fu i profesorem Paulo André (University of Lisbon i Instituto de Terecomunicações) rozwinąli się z Prototype’em Siliconition Siliconition Efvition. do zasilania statku kosmicznego, przy użyciu warstwy obniżki opartej na lantanowcach (DSL). To badanie, opublikowane w renomowanym czasopiśmie Optical Materials: X, przedstawia wyrafinowany, ale praktyczny sposób wykorzystania większej ilości energii słonecznej w przestrzeni, niezbędnych do misji długoterminowych.
Ogniwa słoneczne wielomunikacyjne od dawna są standardem dla zastosowań przestrzennych ze względu na ich wydajność konwersji wysokiej mocy; Jednak ich złożony proces produkcyjny i wysokie koszty wymagają potrzeby bardziej opłacalnych alternatyw, takich jak komórki PV na bazie krzemowe. Dr Sandra Correia wyjaśnia: „Jednym z ograniczeń konwersji energii słonecznej jest niedopasowanie spektrum słonecznego a absorpcją technologii PV w użyciu”. Praca zespołu badawczego koncentruje się na zamknięciu luki w wydajności poprzez zintegrowanie materiałów hybrydowych domieszkowanych lantanami jako DSL. Warstwy te zostały zaprojektowane w celu przekształcania światła ultrafioletowego, bardziej rozpowszechnionego w przestrzeni, w długości fal, które komórki krzemowe mogą skuteczniej przekształcać w energię elektryczną.
Profesor Rute Ferreira podkreśla wpływ swoich odkryć: „Pomiary elektryczne na komórce PV, wykonane przed i po osadzeniu DSL, potwierdza pozytywny wpływ powłok na wydajność urządzenia”. Ulepszenie to osiąga się bez zmiany istniejących projektów komórek, zapewniając w ten sposób skalowalne rozwiązanie ulepszenia licznych systemów satelitarnych bez znacznego przeprojektowania lub inwestycji.
Ponadto materiały użyte do DSL, charakteryzujące się ich wysoką luminescencją i fotostabilnością, obiecują trwałość i niezawodną wydajność w trudnych warunkach przestrzeni. Dr Correia dodaje: „Ten dowód koncepcji został wykonany przy użyciu kompleksu włączonego do hybrydowego gospodarza ze względu na jego bardzo dużą wydajność i stabilność emitujące światło”.
Zastosowanie tych warstw do komórek PV na dużym obszarze oznacza znaczący kamień milowy, reprezentujący największy dotychczas zgłoszony obszar aktywny dla takich technologii w zastosowaniach kosmicznych. Dr Ferreira zauważa szersze implikacje: „Wyniki te mogą sprzyjać zainteresowaniu społeczności badawczej, aby zainwestować swoje wysiłki na tego rodzaju struktury komplementarne PV, które należy wykorzystać w środowisku kosmicznym”.
Badanie to nie tylko toruje drogę do bardziej wydajnego wykorzystania energii słonecznej w kosmosie, ale także zmniejsza poleganie na drogich komórkach multijunkcyjnych, potencjalnie obniżając koszt produkcji satelitarnej i statku kosmicznego. Implikacje dla przyszłych misji kosmicznych są głębokie, rozszerzając żywotność misji długoterminowych i zwiększając zrównoważony rozwój eksploracji przestrzeni.
Podsumowując, praca Correia i in. Oferuje obiecujący horyzont na przyszłość kosmicznych systemów energii słonecznej. Optymalizując dopasowanie widmowe między promieniowaniem słonecznym a wchłanianiem komórek krzemu, te DSL oparte na lantanowcach stanowią obiecującą strategię misji zasilania poza Ziemią, oznaczając kluczowy postęp w technologii lotniczej i naszym dążeniu do zrównoważonych rozwiązań energetycznych.
Referencje dziennika
Sandra FH Correia, Lianse Fu, Paulo S. André, Rute As Ferreira, „Solar Spectral Management w kosmosie przy użyciu warstw opadowych opartych na lantanowca”, Materiały optyczne: x, 21100280, 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.omx.2023.100280
O autorach
Sandra Fh Correia otrzymała jej doktorat. Stopień fizyki na University of Aveiro w Portugalii w 2017 r. Była badaczem na Wydziale Fizyki na University of Aveiro i Ciceco – Aveiro Institute of Materials w latach 2017–2021 pracujący nad luminescencyjnymi koncentratorami słonecznymi i warstwami obniżki. W dzisiejszych czasach jest badaczką w Instituto de Telecomunicações, pracującym nad urządzeniami uzupełniającymi fotowoltaiki do zastosowań kosmicznych. Jej zainteresowania naukowe koncentrują się głównie na materiałach emitujących światło do zastosowań w zastosowaniach fotonicznych, mianowicie wykrywania, luminescencyjnych koncentratorach słonecznych i warstwach spadających.
Rute jako Ferreira Dostała doktorat z fizyki (2002) i Agregação (2021) w fizyce z Universidade de Aveiro (UA), Portugalii. Obecnie jest pełnym profesorem na Wydziale Fizyki w UA. Jest wicerektorką CICECO-Aveiro Institute of Materials i członkiem Rady Generalnej UA. Jej obecne zainteresowania naukowe koncentrują się na badaniach optoelektronicznych hybryd organicznych/nieorganicznych przewidywania zastosowań w polach optoelektroniki i zielonej fotoniki (oświetlenie solidne i zintegrowane optyki), materiały magnetyczne luminescencji (pojedyncze jonowe/cząsteczki). W ostatniej dekadzie rozszerzyła swoje zainteresowania na termometrię luminescencyjną skupioną na pierwotnych termometrach i zastosowaniu materiałów luminescencyjnych dla Internetu przedmiotów (IoT) Wyposażony w optyczne inteligentne tagi do identyfikowalności i wykrywania.
