Naukowcy z University of Oklahoma, wraz z National Renewable Energy Laboratory, University of North Texas, NASA Glenn Research Center i kilkoma współpracownikami ze społeczności zajmującej się energią kosmiczną, opublikowali niedawno artykuł w czasopiśmie dżulektóry opisuje optymalne warunki do testowania ogniw słonecznych perowskitowych dla kosmosu.
Perowskit to materiał stosowany w rodzaju ogniw słonecznych, czyli urządzeń przetwarzających światło na energię elektryczną. Ogniwa słoneczne Perovskite wzbudzają emocje w społeczności fotowoltaicznej ze względu na ich szybko rosnącą wydajność i wysoką tolerancję na promieniowanie, co sugeruje, że mogą być wykorzystywane do zasilania satelitów i statków kosmicznych, powiedział Ian Sellers, fizyk z University of Oklahoma i współautor. artykułu badawczego.
Sellers, który jest również profesorem prezydenckim Teda S. Webba na Wydziale Fizyki i Astronomii Homera L., jest badaczem podoktoranckim w tej dziedzinie. Były badacz podoktorancki w Seller’s Laboratory, Brandon Durant, jest teraz członkiem National Research Council Fellow przebywającym w US Naval Research Laboratory i jednym ze współautorów badań.
„Perowskit jest ekscytujący dla wielu osób ze społeczności fotowoltaicznej, ponieważ ten nowy materiał do ogniw słonecznych może osiągnąć wysoką wydajność i zrobił to stosunkowo szybko i prosto” – powiedział Sellers. „Ale te materiały mają również ważne problemy ze stabilnością i wydajnością, szczególnie w warunkach atmosferycznych – wilgoć i tlen degradują ten materiał, więc interesujące było to, że było sporo osób, które sugerowały, że pomimo tych problemów ze stabilnością geostatyczną, wyłonił się ten system silne promieniowanie i nadaje się do przestrzeni”.
„Naukowcy używają terminu „silne promieniowanie”, aby opisać ilość szkód wyrządzonych obiektowi lub urządzeniu w środowisku kosmicznym” – powiedział Joseph Luther, starszy naukowiec w zespole Chemicals and Nanosciences w National Renewable Energy Laboratory. . . „To interesujące, zwłaszcza w przypadku materiałów perowskitowych, ponieważ półprzewodniki są znane jako miękkie, ale ich odporność na promieniowanie oznacza po prostu, że mogą wytrzymać defekty wywołane promieniowaniem bez gwałtownej degradacji wydajności”.
Problem, który zespół z OU, NREL i University of North Texas postanowił rozwiązać, polegał na tym, jak zastosować standardowy test kosmiczny dla ogniw słonecznych do perowskitu.
„Odkryliśmy, że perowskit jest twardym materiałem radioaktywnym, ale nie z powodów, które wielu uważa” – powiedział Sellers. „Odkryliśmy, że społeczeństwo ogólnie nie testuje ich właściwie. Perowskity to cienkie warstwy, które są również bardzo miękkie, więc jeśli użyjesz protokołów kosmicznych opracowanych dla konwencjonalnych ogniw słonecznych, interakcja cząstek o wysokiej energii jest znikoma, co oznacza perowskity w promieniowaniu wydawało się trudne, ponieważ naszym zdaniem nie zostało odpowiednio przetestowane.”
Aby opracować nową metodę testowania perowskitu, Durant współpracował z Pedotą-Rott, adiunktem na Wydziale Fizyki UNT w Denton w Teksasie, aby zmierzyć odporność na promieniowanie ogniw słonecznych w różnych warunkach lub narażeniu na promieniowanie.
„Zaczynamy przeprowadzać bardzo ukierunkowane testy zależności od promieniowania, zatrzymując te cząstki w kontrolowany sposób w różnych częściach ogniwa słonecznego” – powiedział Sellers. „Zamiast używać cząstek o bardzo wysokiej energii, używamy cząstek o niskiej energii, zwłaszcza protonów, ponieważ są one bardziej szkodliwe dla perowskitu i są bardzo rozpowszechnione w kosmosie, wyrzucając w kosmos ogniwa słoneczne i inne materiały przy niskich energiach Kiedy to zrobiliśmy, potwierdziliśmy, że perowskit jest już bardzo silnym promieniowaniem, ponieważ jest miękki i niezbyt gęsty, więc gdy zostanie uszkodzony, szybko się goi.”
Sprzedawcy porównują efekt z akwarium. Woda zaczyna się stabilnie. Możesz spryskać wodę, aby zrobić bałagan, ale wróci do snu, gdy rozpryskiwanie się skończy.
„Ten perowskit jest bardzo zbliżony do cieczy, więc po uszkodzeniu sam się leczy” – powiedział. „Perowskit, podobnie jak basen z wodą, będzie burzliwy i uszkodzony w kosmosie, ale również bardzo szybko opadnie lub zagoi się i wróci do normy. To, co zrobiliśmy, to stworzenie protokołu, zestawu warunków, które mają komórki perowskitu do przetestowania, zanim wyruszą w kosmos, aby globalna społeczność doświadczyła tego materiału poprawnie i w ten sam sposób.”
Aplikacje do tych badań otwierają szereg możliwości. Jednym z obszarów zainteresowań badawczych jest zbadanie zastosowania perowskitu w stałych instalacjach na Księżycu, a konkretnie, czy lekki perowskit można wysłać w kosmos po złożeniu i z powodzeniem tam rozmieścić, a nawet wykonać na Księżycu.
Podobnie przyszłe badania mogą zbadać przydatność ogniw słonecznych z perowskitu w misjach kosmicznych na planety takie jak Jowisz, które mają intensywne radioaktywne środowisko, lub w misjach satelitarnych na orbitach polarnych o wysokim poziomie promieniowania.
„Kwalifikacja nowego materiału do przestrzeni kosmicznej zależy od wymagań misji” – powiedział inżynier badawczy NASA Glenn i współautor Lindsey McMillon-Brown. „Ta praca jest bardzo ważna, ponieważ badamy reakcję perowskitu na promieniowanie najbardziej istotne dla zastosowań, którymi najbardziej interesuje się NASA”.
„Dzięki współpracy i nakreśleniu niektórych protokołów, które federalna i komercyjna społeczność kosmiczna uzgodniły sposób ich testowania, jest to ważny krok naprzód, który jest przełomowy w sposobie rozmieszczania perowskitu w kosmosie” – powiedział Sellers.
„Analityk. Nieuleczalny nerd z bekonu. Przedsiębiorca. Oddany pisarz. Wielokrotnie nagradzany alkoholowy ninja. Subtelnie czarujący czytelnik.”
