Die meisten Weltraumsatelliten werden von Photovoltaikzellen angetrieben, die Sonnenlicht in Strom umwandeln. Die Exposition gegensätzlich bestimmten Arten von Strahlung im Umlaufbahn kann die Geräte verbeulen, ihre Leistung verschärfen und ihre Nutzungsdauer begrenzen.
Im Journal of Applied Physics von AIP Publishing nach sich ziehen Wissenschaftler jener University of Cambridge ein strahlungstolerantes Photovoltaikzellendesign vorgeschlagen, dasjenige eine ultradünne Schicht aus lichtabsorbierendem Werkstoff aufweist.
Wenn Solarzellen Licht einsaugen, transferieren sie dessen Leistung hinaus negativ geladene Elektronen im Werkstoff. Welche Ladungsträger werden im Hintertreffen und erzeugen kombinieren Stromfluss jenseits die Photovoltaik. Die Radiotherapie im Weltraum verursacht Schäden und senkt den Wirkungsgrad, während sie Atome im Solarzellenmaterial verdrängt und die Nutzungsdauer jener Ladungsträger verkürzt. Eine dünnere Photovoltaik soll ihre Langlebigkeit steigern, da die Ladungsträger während ihrer verkürzten Nutzungsdauer weniger weit zurücklegen zu tun sein.
Da die niedrige Erdumlaufbahn immer mehr mit Satelliten bedeckt ist, wird es zunehmend unumgänglich, mittlere Erdumlaufbahnen zu verwenden, wie die Molniya-Umlaufbahn, die durch dasjenige Zentrum des Protonenstrahlungsgürtels jener Schutzleiter verläuft. Z. Hd. selbige höheren Umlaufbahnen werden strahlungstolerante Zellkonstruktionen gesucht.
Eine weitere Software z. Hd. strahlungstolerante Zellen ist die Untersuchung anderer Planeten und Monde. Zum Paradebeispiel hat Europa, ein Mond des Jupiters, eine jener strengsten Strahlungsumgebungen im Sonnensystem. Die Landung eines solarbetriebenen Raumfahrzeugs hinaus Europa erfordert strahlungstolerante Geräte.
Die Forscher bauten zwei Arten von photovoltaischen Geräten unter Verwendung des Halbleiters Galliumarsenid. Eines war ein On-Chip-Formgebung, dasjenige durch Schichten mehrerer Substanzen in einem Stapel aufgebaut wurde. Dies andere Formgebung beinhaltete kombinieren silbernen Rückspiegel, um die Lichtabsorption zu verbessern.
Um die Auswirkungen von Strahlung im Weltraum nachzuahmen, wurden die Geräte mit Protonen bombardiert, die in jener Dalton Cumbrian Nuclear Facility im Vereinigten Königtum erzeugt wurden. Die Leistung jener Photovoltaikgeräte vor und nachher jener Radiotherapie wurde mit einer qua Kathodolumineszenz bekannten Technologie untersucht, die ein Pegel z. Hd. die Höhe des Strahlenschadens. Eine zweite Warteschlange von Tests mit einem Compact Solar Simulator wurde durchgeführt, um zu in die Pflicht nehmen, wie gut die Geräte Sonnenlicht in Strom umwandeln, nachdem sie mit Protonen bombardiert wurden.
„Unsrige ultradünne Solarzelle übertrifft die zuvor untersuchten, dickeren Geräte z. Hd. Protonenstrahlung oberhalb einer bestimmten Schwelle. Die ultradünnen Geometrien offenstehen im Vergleich zu früheren Beobachtungen eine um zwei Größenordnungen günstigere Leistung“, sagte Dichter Armin Barthel.
Die Autoren sagen, dass die verbesserte Leistung dieser ultradünnen Zellen darauf zurückzuführen ist, dass die Ladungsträger heftige Menstruationsblutung genug leben, um zwischen den Anschlüssen im Gerät zu reisen.
Im Vergleich zu dickeren Zellen wird weitestgehend 3,5-mal weniger Deckglas gesucht, damit die ultradünnen Zellen nachher 20 Betriebsjahren die gleiche Leistung liefern. Dies führt zu einer geringeren Ladung und einer erheblichen Reduzierung jener Startkosten.
Forschungsbericht:Strahlungseffekte in ultradünnen GaAs-Solarzellen
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