Уральские учёные нашли способ удешевить полёты в космос

Учёные Уральского федерального университета совместно с Институтом проблем химической физики РАН придумали, как защитить перовскитные солнечные панели от естественного разрушения. Данная технология позволит применять их в космосе, что удешевит полёты.

Дело в том, что эффективность таких панелей в сравнении с традиционными кремниевыми в два раза выше, однако цена ниже в несколько раз. Так, они могут заменить панели из импортного поли- и монокристаллического кремния, тем самым снизив зависимость от зарубежного сырья. Вместе с тем получится и сэкономить за счёт применения отечественных технологий и материалов.

"Для космических спутников используют кремниевые солнечные элементы, однако перовскитные батареи более устойчивы к радиационному облучению, а также эффективнее и экономически выгоднее в долгосрочной перспективе. Перовскитная ячейка даёт мощность до 24 Ватт на грамм веса, а кремниевая — два Ватта на грамм. То есть для сохранения одного и того же веса спутника нам надо послать в космос батарею, которая весит в 12 раз меньше кремниевой, чтобы получить столько же электроэнергии", — рассказал соавтор исследования, доцент кафедры электрофизики УрФУ Иван Жидков.

Кроме того, кремниевые батареи преобразуют в энергию лишь около 11% солнечного света, а КПД перовскитных составляет около 20–25%. Однако есть и нюансы данной разработки

Дело в том, что время службы перовскитных батарей составляет около двух лет, в то время как кремниевые могут проработать до 25 лет. Но в ходе исследований физики смоделировали воздействие агрессивной среды на панели и отследили изменения в структуре и составе активного слоя солнечных батарей. Так появилось решение проблемы разрушения. Предлагается на этапе создания добавлять в плёнку специальные соединения.

"Перовскитная солнечная ячейка имеет зернистую структуру: на границах атомы состыковываются не идеально, как в кристаллической решётке, а имеют оборванные связи. Деградация материала начинается именно в этих областях, вследствие снижается энергоэффективность ячейки. Связывание дефектов на границах зёрен на этапе производства определёнными соединениями позволяет повысить их стабильность", — пояснил учёный.

Как отметили эксперты, дефектные области можно заполнить органическими молекулами, которые содержат азот, хлор и прочее. Причём стоит отметить, что данная технология не предполагает применения дополнительных дорогостоящих материалов и оборудования.