Нещодавно розроблені сонячні панелі можуть самовідновлюватися та відновлюватися, якщо вони пошкоджені космічним випромінюванням. Це відкриття обіцяє зробити джерела живлення для супутників і космічних кораблів більш стійкими та надійними в майбутньому.
Тип сонячної панелі, відомий як перовскітний сонячний елемент (PSC), раніше демонстрував великий потенціал для використання в космосі: він легкий і відносно доступний у виготовленні, і він перетворює сонячне випромінювання в електрику з високим рівнем ефективності .
Однак він також повинен витримувати шквал високої енергії протонних частинок у космосі. Дослідники з Сіднейського університету та Центру науки про прискорювачі в Австралії, які стоять за новим дослідженням, вважають, що знайшли рішення.
«Космічна апаратура піддаватиметься впливу протонного випромінювання на цих орбітах», — пишуть дослідники у своїй опублікованій статті. «Тому представляє великий інтерес оцінка радіаційної стабільності для PSC».
У лабораторних умовах, призначених для моделювання ефектів протонного випромінювання протягом десятків або навіть сотень років, дослідники випробували ультратонкі підкладки сонячних елементів , придатні для використання на супутниках, уперше, коли матеріали з такими властивостями були випробувані таким чином.
Експерименти показали, що матеріал для транспортування дірок (HTM) у PSC має вирішальне значення для того, скільки пошкоджень він може отримати та наскільки добре він може заживати. HTM полегшує рух дірок ( відсутність електронів ) у сонячних елементах, дозволяючи їм залишатися розділеними та виробляти електроенергію.
Було показано, що два конкретних типи HTM і один тип допанту (модифікуючої речовини, що застосовується до HTM) найкраще протистоять пошкодженню протонним випромінюванням. Ретельно налаштований HTM також може ввімкнути самовідновлення панелей і повністю відновити їх ефективність до 100 відсотків.
Це зцілення здійснюється за допомогою процесу відпалу або застосування тепла у вакуумі, яке може живитися від Сонця. Теоретично сонячне випромінювання могло б відремонтувати ці сонячні елементи, а також живити їх.
Для того, щоб це запрацювало, знадобляться ще багато досліджень, але це дослідження показує, що це можливо – що одного дня ми зможемо мати космічні кораблі, що живляться від сонячних панелей, які можуть самостійно ремонтуватися. Враховуючи високу вартість польоту в космос , це може мати величезне значення.
«Ми сподіваємося, що розуміння, отримане в результаті цієї роботи, допоможе майбутнім зусиллям у розробці недорогих легких сонячних батарей для майбутніх космічних застосувань», — каже наноучений Аніта Хо-Бейлі з Сіднейського університету.