La principal fuente de energía para la mayoría de las naves espaciales es el sol. Pero, para acumular perfectamente sus rayos, los satélites deben tener no solo energía fotovoltaica convertidores de un área grande, sino también mecanismos especiales para orientar su superficie de trabajo a el sol. Para las sondas pequeñas, el peso de tales estructuras es muy grande, porque los científicos de Arabia Saudita ofrecen una solución común y asequible.
A primera vista, la idea parece trivial: hacer paneles solares en forma de esfera. Por lo tanto, pueden envolverse alrededor de un microsatélite o montarse en una estructura externa, y la mayor parte de la superficie que modifica la luz en electricidad siempre estará iluminada.
Investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah (KAUST) en Arabia Saudita ya han presentado un modelo de convertidor fotovoltaico de este tipo en 2020. La descripción de la tecnología se publicó en el portal IEEE Spectrum.
Los nuevos paneles solares tienen una serie de ventajas que los hacen adecuados para su uso no solo en el espacio, sino también en la Tierra. Debido a su forma casi esférica, no solo recogen la luz directa de las estrellas, sino también la luz reflejada.
En condiciones de laboratorio, los convertidores fotovoltaicos esféricos eran un 24-39% más eficientes que los convertidores en forma de placas planas convencionales al simular el movimiento del sol a través del cielo. Y cuando la fuente de luz fue obstruida por una obstrucción (como un alero de techo), las nuevas baterías generaron un 60% más de electricidad que los paneles planos convencionales.
Tecnológicamente, por supuesto, la producción de tales células solares es más complicada: en primer lugar, para la fabricación de cada convertidor fotovoltaico, y este es un campo completo, se requiere un 15% más de grabado.
Además, los investigadores aún no habían desarrollado completamente el proceso de rodadura de esferas y las piezas de prueba se formaron a mano. Está previsto desarrollar un brazo mecánico especial que simule los movimientos de una persona que rueda sobre un sustrato flexible.
Los paneles solares esféricos son superiores a los paneles tradicionales en muchos otros aspectos. Por ejemplo, han demostrado una mayor eficiencia en el funcionamiento a largo plazo a temperaturas más altas (tal vez debido a una disipación de calor más eficiente, pero esto aún no se ha verificado).
Y, naturalmente, estas estructuras tienen una situación aún mejor con la contaminación de la superficie con polvo, lo cual es muy importante. para grandes plantas de energía solar o vehículos no tripulados: desde sensores en lugares inaccesibles hasta rovers.
Dadas todas las ventajas y desventajas de la tecnología más nueva, los científicos aún desconfían de sus perspectivas comerciales. En teoría, puede ser útil para casi todas las aplicaciones específicas: en la órbita terrestre baja para microsatélites, en la superficie de otros planetas para pequeños sondas estacionarias o autopropulsadas, en la Tierra para el funcionamiento de sensores temporales o permanentes, así como en salas para dispositivos IoT y sensores inteligentes en casa".
Los desarrolladores de células solares esféricas planean probarlas en condiciones de laboratorio y de campo en un futuro próximo de acuerdo con una serie de criterios. Luego evaluarán la economía de la tecnología.
En términos de producción de piezas sensibles a la luz, la innovación no es revolucionaria: Las células fotovoltaicas basadas en silicio monocristalino se utilizan ampliamente y se dominan perfectamente en industria. La innovación de los investigadores sauditas radica en el uso de un respaldo estrecho y flexible y un procesamiento especial de los bordes de cada celda.
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