Созданы долговечные солнечные батареи для космоса на базе двумерного материала

1656
1
0
Источник изображения: © NASA/JSC, архив

Они способных работать в открытом космосе на протяжении длительного времени

ТАСС, 6 июня. Американские физики использовали селенид молибдена, перспективный двумерный материал, для создания долговечных, легковесных и высокоэффективных солнечных батарей, способных работать в открытом космосе на протяжении длительного времени. Результаты первых опытов с этими источниками питания были раскрыты в статье в научном журнале Device.

"Постепенно к нам приходит осознание того, что двумерные материалы на базе соединений галогенов являются очень перспективными для разработки фотоэлектронных устройств, максимально приспособленных для работы в космосе. В частности, созданные нами солнечные батареи примерно в сто раз легче, чем их аналоги на базе кремния или арсенида галлия", - заявил доцент университета Пенсильвании в Филадельфии Дип Джаривала, чьи слова приводит пресс-служба журнала.

За последние годы ученые создали большое число новых типов солнечных батарей на базе различных органических соединений и наноструктур, которые значительно превосходят их кремниевые и галлий-арсенидные аналоги по эффективности работы. Эти источники питания нашли широкое применение на Земле, однако в космосе большинство из них невозможно применять из-за того, что они быстро выходят из строя.

Ученые выяснили, что этого недостатка лишены фотоэлементы, созданные на базе еще одного нового материала, двухмерной формы селенида молибдена. В прошлом ученые уже пытались использовать его для создания солнечных батарей, однако КПД таких источников питания во всех случаях оказывался очень низким, около 2-6%, что мешало их применению на практике.

Долговечные и сверхлегкие солнечные батареи

Американским физикам удалось нарастить этот показатель до 12% благодаря тому, что им удалось максимально точно просчитать поведение квазичастиц экситонов, возникающих внутри двумерного материала при его облучении светом. Экситонами ученые называют комбинацию из электрона и "дырки", области с положительным зарядом, которая возникает внутри материала после того, как занимающий ее электрон выбивается частицей света.

Джаривала и его коллеги просчитали то, как быстро электроны и "дырки" соединяются друг с другом, что обычно приводит к образованию вспышки света и к потере энергии солнечной батареей. Результаты этих расчетов позволили ученым подобрать такую архитектуру фотоэлемента, при которой "дырки" и электроны максимально эффективно разделялись, в результате чего КПД солнечной батареи на базе селенида молибдена в несколько раз вырос.

Благодаря этому созданные учеными прототипы солнечных батарей на базе этого двумерного материала достигли рекордно удельной отдачи энергии, превышающей 100 Вт на грамм материи фотоэлемента. Это выгодно отличает эти источники питания от уже применяющихся в космосе полупроводниковых солнечных батарей, которым для получения схожих количеств энергии требуется в десятки и сотни раз больше массы.

Как отмечают исследователи, сейчас они работают над созданием технологий, которые позволяли бы собирать такие источники питания не вручную, как это делают Джаривала и его коллеги, а печатать крупные трехмерные конструкции из множества слоев двумерных материалов и электродов. Решение этой задачи позволит массово производить и использовать легкие и эффективные космические солнечные батареи на базе соединений галогенов, подытожили физики.

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
1 комментарий
08.06.2023 17:51
А ещё облеплять ими целиком обшивку дирижбамбелей и БПЛА. Может возьмутся-таки за ум и   начнут заниматься развитием "стратосферных спутников"?
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 17.06 09:23
  • 893
Израиль "готовился не к той войне" — и оказался уязвим перед ХАМАС
  • 17.06 08:55
  • 244
Израиль усиливает меры безопасности в связи с опасениями ударов со стороны Ирана
  • 17.06 07:54
  • 4
Мир с Ираном невозможен, если у Тегерана будет ядерное оружие - Трамп
  • 17.06 04:29
  • 1
СМИ США: Пентагон перебрасывает на Ближний Восток самолёты-заправщики в «беспрецедентном» количестве
  • 17.06 03:35
  • 5
Пентагон планирует развернуть к началу осени первую оперативную батарею гиперзвуковых ракет
  • 17.06 01:54
  • 4
После кейса "Ангстрема" власти изменят правила банкротства значимых компаний из-за «текущей экономической и политической ситуации»
  • 16.06 23:17
  • 1
Усталость металла: в районе Соледара разбился российский Су-25
  • 16.06 23:04
  • 9414
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 16.06 22:54
  • 1
Полковник объяснил принцип работы израильского «Железного купола»
  • 16.06 22:02
  • 1
Ответ на "За распоряжением президента нарастить возможности Сухопутных войск стоит фактическая смена многолетней доктрины""
  • 16.06 19:10
  • 5
Венгрия подписала контракт на закупку 218 боевых машин пехоты KF41 Lynx
  • 16.06 02:53
  • 1
Названы преимущества БМД-4М перед БМП-3
  • 16.06 02:16
  • 1
Financial Times: Порог применения Россией тактического ядерного оружия ниже публично заявленного российскими властями
  • 16.06 02:03
  • 1
Очередная МБР "ЯРС" загружена в шахтную пусковую установку в Козельском ракетном соединении
  • 16.06 01:52
  • 1
Введён в строй головной китайский фрегат нового проекта 054В