Hlavným zdrojom energie pre väčšinu kozmických lodí je Slnko. Aby však satelity dokonale akumulovali svoje lúče, musia mať nielen fotovoltaiku prevodníky veľkej plochy, ale aj špeciálne mechanizmy na orientáciu ich pracovnej plochy na slnko. Pre malé sondy je hmotnosť takýchto štruktúr veľmi veľká, pretože vedci zo Saudskej Arábie ponúkajú bežné a cenovo dostupné riešenie.
Na prvý pohľad sa zdá nápad triviálny – vyrobiť solárne panely vo forme gule. Preto sa dajú omotať okolo mikrosatelitu alebo namontovať na vonkajšiu konštrukciu a väčšina povrchu, ktorý mení svetlo na elektrinu, bude vždy osvetlená.
Výskumníci z Inštitútu vedy a techniky kráľa Abdulláha (KAUST) v Saudskej Arábii už v roku 2020 predstavili model takéhoto fotovoltaického meniča. Popis technológie bol zverejnený na portáli IEEE Spectrum.
Nové solárne panely majú množstvo výhod, vďaka ktorým sú vhodné na použitie nielen vo vesmíre, ale aj na Zemi. Vďaka svojmu takmer guľovitému tvaru zbierajú nielen priame svetlo hviezd, ale aj odrazené svetlo.
V laboratórnych podmienkach boli sférické fotovoltické meniče pri simulácii pohybu slnka po oblohe o 24 – 39 % efektívnejšie ako meniče vo forme klasických plochých platní. A keď bol zdroj svetla blokovaný prekážkou (napríklad presahom strechy), nové batérie vyrobili o 60 % viac elektriny ako bežné ploché panely.
Technologicky je výroba takýchto solárnych článkov samozrejme zložitejšia - po prvé, na výrobu každého fotovoltického meniča, a to je celá oblasť, je potrebné o 15 % viac leptania.
Okrem toho výskumníci ešte úplne nerozvinuli proces valcovania gúľ a testovacie kusy boli formované ručne. Plánuje sa vyvinúť špeciálne mechanické rameno, ktoré simuluje pohyby osoby, ktorá sa valí po pružnom podklade.
Sférické solárne panely sú lepšie ako tradičné panely v mnohých iných smeroch. Napríklad preukázali vyššiu účinnosť pri dlhodobej prevádzke pri vyšších teplotách (možno vďaka efektívnejšiemu odvodu tepla, ale to treba ešte overiť).
A prirodzene, takéto konštrukcie majú ešte lepšiu situáciu s povrchovou kontamináciou prachom - čo je veľmi dôležité. pre obrovské solárne elektrárne alebo bezpilotné vozidlá: od senzorov na neprístupných miestach až po rovery.
Vzhľadom na všetky výhody a nevýhody najnovšej technológie sa vedci stále obávajú jej komerčných vyhliadok. Teoreticky môže byť užitočný pre takmer všetky špecializované aplikácie - na nízkej obežnej dráhe Zeme pre mikrosatelity, na povrchu iných planét pre malé stacionárne alebo samohybné sondy, na Zemi na prevádzku dočasných alebo trvalých senzorov, ako aj v miestnostiach pre zariadenia internetu vecí a inteligentné senzory doma".
Vývojári sférických solárnych článkov ich plánujú v blízkej budúcnosti otestovať v laboratórnych a poľných podmienkach podľa viacerých kritérií. Potom posúdia ekonomiku technológie.
Z hľadiska výroby dielov citlivých na svetlo nie je inovácia revolučná: fotovoltické články na báze monokryštalického kremíka sú široko používané a dokonale zvládnuté v priemyslu. Inovácia saudských výskumníkov spočíva v použití úzkeho a flexibilného podkladu a špeciálneho spracovania okrajov každej bunky.
P.S. Páčil sa vám príspevok? Vaše lajky, komentáre a odbery udržujú kanál pri živote.