Physiker prosperieren ideale Testbedingungen von Solarzellen pro Weltraumanwendungen

Forscher jener University of Oklahoma mit dem Patriotisch Renewable Energy Laboratory, jener University of North Texas, dem Glenn Research Center jener US-Raumfahrtbehörde und mehreren Mitarbeitern aus jener Raumfahrtgemeinschaft nach sich ziehen kürzlich in jener Zeitschrift Joule ein Papier veröffentlicht, dasjenige die optimalen Testbedingungen beschreibt Perowskit-Solarzellen pro den Weltraum.

Perowskite sind ein Werkstoff, dasjenige in einer Typ Solarzellen verwendet wird, im Kontext denen es sich um Geräte handelt, die Licht in elektrische Leistungsabgabe umwandeln. Ian Sellers, Physiker an jener University of Oklahoma und Mitautor jener Bericht, sagte, dass Perowskit-Solarzellen aufgrund ihrer schnell steigenden Leistung und ihrer hohen Strahlungstoleranz pro Nervosität in jener Photovoltaik-Gemeinschaft sorgen, welches darauf hindeutet, dass sie zur Verfügbarmachung verwendet werden könnten Leistungsabgabe pro Weltraumsatelliten und Raumfahrzeuge.

Sellers, jener gleichermaßen Ted Sulfur. Webb Presidential Professor am Homer L. Dodge Department of Physics and Astronomy am Dodge Family College of Arts and Sciences und stellvertretender Rektor des Oklahoma Photovoltaics Research Institute ist, hat mehrere Doktoranden betreut und betreut ein Postdoktorand hinauf diesem Gebiet. Welcher frühere Postdoktorand in Sellers Laboratorium, Brandon Durant, ist jetzt ein Patriotisch Research Council Fellow am US Naval Research Laboratory und einer jener Cobalt-Autoren jener Veröffentlichung.

„Perowskite sind pro viele Personen in jener Photovoltaik-Gemeinschaft spannend, weil dieses neue Solarzellenmaterial hohe Wirkungsgrade klappen kann und dies schnell und relativ wie am Schnürchen erreicht hat“, sagte Sellers. „Im Kontrast dazu jene Materialien nach sich ziehen gleichermaßen erhebliche Probleme in Bezug hinauf Stabilität und Ertrag, insbesondere unter atmosphärischen Bedingungen – Feuchtigkeit und Sauerstoffgas zusammensetzen dieses Werkstoff ab, von dort war es interessant, dass wenige Personen vorschlugen, dass dieses System trotz dieser terrestrischen Instabilitätsprobleme Strahlung aufwies strikt und pro den Weltraum probat.“

„Welcher Fachterminus ‚strahlungshart‘ wird von Forschern verwendet, um zu kennzeichnen, wie viel Schaden in einem Objekt oder Gerät auftritt, wenn es sich um eine Weltraumumgebung handelt“, sagte Joseph Luther, leitender Wissenschaftler im Team pro chemische Materialien und Nanowissenschaften am Patriotisch Renewable Energy Laboratory . „Es ist interessant, insbesondere im Kontext Perowskit-Materialien, weil die Halbleiter nämlich weich sind, Strahlungshärte jedoch nur bedeutet, dass sie die strahlungsinduzierten Defekte ohne vereinen schnellen Leistungsabfall tolerieren können.“

Dasjenige Problem, dasjenige dasjenige Team von OU, NREL und jener University of North Texas lockern wollte, war, wie anwendbar Standard-Weltraumtests von Solarzellen pro die Perowskite sind.

„Wir fanden hervor, dass Perowskite strahlungshart sind, allerdings nicht aus den Gründen, die viele glaubten“, sagte Sellers. „Wir nach sich ziehen festgestellt, dass die Gemeinschaft sie im Allgemeinen nicht richtig testet. Perowskite sind dünne Filme und sie sind gleichermaßen sehr weich. Wenn Sie demnach die pro herkömmliche Solarzellen entwickelten Weltraumprotokolle verwenden, ist die Wechselwirkung von hochenergetischen Teilchen vernachlässigbar, welches bedeutet Perowskite sahen strahlungshart aus, weil sie unserer Meinung nachher nicht richtig getestet wurden.“

Um eine neue Methode zum Testen jener Perowskite zu prosperieren, arbeitete Durant mit Bibhudutta Rout, einer außerordentlichen Professorin am Department of Physics jener UNT in Denton, Texas, zusammen, um die Strahlungshärte jener Solarzellen unter verschiedenen Bedingungen oder Strahlenbelastungen zu messen.

„Wir begannen mit diesen sehr gezielten Strahlungsabhängigkeitstests, während wir jene Partikel in verschiedenen Teilen jener Solarzelle kontrollierbar stoppten“, sagte Sellers. „Anstatt sehr hochenergetische Teilchen zu verwenden, verwendeten wir Teilchen mit niedrigerer Leistungsabgabe, insbesondere Protonen, da jene schädlicher pro die Perowskite sind und im Weltraum weit verbreitet sind und Solarzellen und andere Materialien im Weltraum im Kontext niedrigen Energien bombardieren. Zu welcher Zeit Wir nach sich ziehen dies getan und bestätigt, dass Perowskite tatsächlich sehr strahlungshart sind, weil sie weich und nicht sehr konsistent sind. Wenn sie demnach mangelhaft sind, sanieren sie schnell.

Sellers vergleicht die Wirkung mit einer Wanne Wasser. Dasjenige Wasser beginnt wie still. Sie können dasjenige Wasser verspritzen, um Mischmasch zu erzeugen, allerdings es wird wieder still, wenn dasjenige Verspritzen aufhört.

„Jene Perowskite sind sehr nah dran, wie eine Körperflüssigkeit zu sein, demnach sanieren sie sich selbst, wenn sie mangelhaft sind“, sagte er. „Perowskite werden wie eine Wanne mit Wasser im Weltraum ungeordnet und mangelhaft, allerdings sie werden sich gleichermaßen sehr schnell entwöhnen oder sanieren und wieder normal werden. Welches wir getan nach sich ziehen, ist, ein Protokoll zu erstellen, eine Schlange von Bedingungen, die Perowskitzellen gerecht werden zu tun sein getestet werden, zuvor sie in den Weltraum umziehen, damit die globale Seelenverwandtschaft jene Materialien ordnungsgemäß und hinauf die gleiche Weise testet.“

Anwendungen pro jene Wissenschaft eröffnen eine Schlange von Möglichkeiten. Ein Forschungsinteresse umfasst die Untersuchung jener Verwendung von Perowskiten in permanenten Installationen hinauf dem Mond, insbesondere ob leichte flexible Perowskite gefaltet in den Weltraum geschickt und dort triumphierend eingesetzt oder sogar hinauf dem Mond hergestellt werden könnten.

Ebenso könnte zukünftige Wissenschaft den Sinnhaftigkeit von Perowskit-Solarzellen pro Weltraummissionen zu Planeten wie Jupiter mit einer intensiven Strahlungsumgebung oder pro Satellitenmissionen in polaren Umlaufbahnen mit hohen Strahlungsniveaus untersuchen.

„Die Weltraumtauglichkeit eines neuen Materials wird von den Missionsanforderungen charakteristisch“, sagte Glenn Research-Ingenieurin und Cobalt-Autorin jener US-Raumfahrtbehörde, Lyndsey McMillon-Brown. „Jene Arbeit ist so wichtig, weil wir die Reaktion jener Perowskite hinauf Strahlung untersuchen, die pro die Anwendungen am relevantesten ist, an denen die US-Raumfahrtbehörde am meisten neugierig ist.“

„Während wir zusammenkommen und wenige Protokolle definieren, hinauf die sich jener Kommiss und die kommerzielle Weltraumgemeinschaft geeinigt nach sich ziehen, ist ein bedeutender Schrittgeschwindigkeit nachher vorne, jener wegweisend hierfür ist, wie Perowskite im Weltraum eingesetzt werden könnten“, sagte Sellers.

Forschungsbericht: „Countdown zum Perowskit-Weltraumstart: Richtlinien zur Umsetzung relevanter Strahlungshärte-Experimente“

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