Основне джерело енергії для більшості космічних апаратів - Сонце. Однак щоб ефективно зібрати його промені супутники повинні володіти не тільки фотоелектричними перетворювачами великої площі, але і спеціальними механізмами, щоб орієнтувати їх робочою поверхнею до світила. Для невеликих зондів маса таких конструкцій занадто велика, тому дослідники з Саудівської Аравії пропонують просте і дешеве рішення.
На перший погляд, ідея очевидна - зробити сонячні батареї сферичними. Так їх можна обернути навколо мікросупутника або встановити на виносній конструкції, і значна частина поверхні перетворює світло в електрику завжди буде освітлена. Прототип такого фотоелектричного перетворювача в 2020 році представили вчені саудівського Науково-технологічного університету імені короля Абдалли (скорочено - KAUST). Опис технології було опубліковано на порталі Spectrum IEEE.
У нових сонячних батарей безліч плюсів, які дозволяють застосовувати їх не тільки в космосі, але і на Землі. Завдяки своїй формі, близькій до шароподібної, вони збирають не тільки пряме світло від зірки, а й відбите. В лабораторних умовах при імітації руху сонця по небу сферичні фотоелектричні перетворювачі показали ефективність на 24-39% вище, ніж виконані в традиційному вигляду плоскої панелі. А коли джерело світла закривалося перешкодою (наприклад, навісом даху), кількість електрики, що виробляється новим типом батарей, виявилося на 60% більше, ніж класичними плоскими.
Технологічно, такі сонячні батареї виробляти, звичайно, складніше - в першу чергу, потрібно на 15% більше операцій цькування при створенні кожного фотоелектричного перетворювача, з яких складається вся сфера. Крім того, дослідники поки не розробили повноцінний техпроцес згортання сфери, а тестовим зразкам надавали форму вручну. Планується створити спеціальну роботизовану руку, яка імітуватиме рухи людини при згортанні гнучкої підкладки.
«Кулькові» сонячні батареї кращі за класичні панелі і ще за низкою параметрів. Наприклад, вони показали більш високу ефективність під час тривалої роботи при високих температурах (ймовірно, через більш ефективне тепловідведення, але це ще належить перевірити). І, що очевидно, у таких конструкцій набагато краща ситуація з пиловим забрудненням поверхні - це дуже важливо для великих сонячних електростанцій або необслуговуваної техніки: від датчиків у важкодоступних місцях до марсіанських роверів.
Виходячи з усіх достоїнств і недоліків нової технології, дослідники поки дуже обережно висловлюються про її комерційні перспективи. Теоретично, вона може бути корисна в багатьох нішевих застосуваннях - на орбіті для мікросупутників, на поверхні інших планет для малих стаціонарних або самохідних зондів, на Землі для харчування тимчасових або постійних датчиків, а також у приміщеннях для пристроїв «інтернету речей» і сенсорів розумного будинку.
У найближчих планах творців шароподібних сонячних батарей - їхні лабораторні та польові тести в різних умовах. Потім піде оцінка економічних аспектів технології. З точки зору виробництва самих світлочутливих елементів, новинка не є революційною: застосовуються широко поширені і добре освоєні в промисловості фотоелектричні перетворювачі на основі монокристалічного кремнію. Нововведення саудівських вчених полягає у використанні тонкої і гнучкої підкладки, а також спеціальна обробка країв кожного окремого елемента.
Вірите в майбутнє сферичних батарей?
Звичайно, скоро будуть у всіх «розумних будинках»
Ідея хороша, особливо для космосу
Рано поки говорити
Все одно від старих не відмовляться...