초박형 태양 전지는 향상된 위성 성능을 약속합니다. 세포를 더 얇게 만들어 궤도에 있는 광전지에 대한 방사선 손상을 줄일 수 있습

[아름이]

초박형 태양 전지는 향상된 위성 성능을 약속합니다.
세포를 더 얇게 만들어 궤도에 있는 광전지에 대한 방사선 손상을 줄일 수 있습니다.
날짜:
2022년 11월 8일
원천:
미국 물리학 연구소
요약:
낮은 지구 궤도가 더 복잡해짐에 따라 중간 지구 궤도를 사용하는 것이 점점 더 필요하게 되며 방사선 내성 셀 설계가 필요할 것입니다. 광전지를 더 얇게 만들면 수명이 단축되는 동안 전하 캐리어가 갈 거리가 줄어들기 때문에 수명이 길어집니다. 과학자들은 빛을 흡수하는 물질의 초박막 층을 특징으로 하는 내방사선성 광전지 디자인을 제안합니다. 두꺼운 셀에 비해 20년 동안 작동한 후 동일한 양의 전력을 제공하는 초박형 셀에는 거의 3.5배 적은 커버 유리가 필요합니다.

대부분의 우주 위성은 햇빛을 전기로 변환하는 광전지로 구동됩니다. 궤도에 존재하는 특정 유형의 방사선에 노출되면 장치가 손상되어 성능이 저하되고 수명이 제한될 수 있습니다.

AIP Publishing 의 Journal of Applied Physics 에서 캠브리지 대학의 과학자들은 초박형 광 흡수 물질 층을 특징으로 하는 내방사선성 광전지 설계를 제안했습니다.

태양 전지가 빛을 흡수하면 에너지를 재료의 음으로 하전된 전자로 전달합니다. 이 전하 캐리어는 자유로이 노크되어 광전지를 가로질러 전기 흐름을 생성합니다. 우주에서의 조사는 태양 전지 재료의 원자를 대체하고 전하 캐리어의 수명을 감소시켜 손상을 일으키고 효율을 낮춥니다. 광전지를 더 얇게 만들면 수명이 단축되는 동안 전하 캐리어가 갈 거리가 줄어들기 때문에 수명이 길어집니다.

낮은 지구 궤도가 위성으로 인해 더 복잡해짐에 따라 지구의 양성자 복사 벨트의 중심을 통과하는 몰니야 궤도와 같은 중간 지구 궤도를 사용해야 하는 필요성이 점점 커지고 있습니다. 이러한 더 높은 궤도에는 방사선 내성 셀 설계가 필요합니다.

방사선 내성 세포의 또 다른 응용은 다른 행성과 위성에 대한 연구입니다. 예를 들어, 목성의 위성인 유로파는 태양계에서 가장 심각한 복사 환경 중 하나입니다. 유로파에 태양열 우주선을 착륙시키려면 내방사선 장치가 필요합니다.

연구자들은 반도체 갈륨 비소를 사용하여 두 가지 유형의 광전지 장치를 만들었습니다. 하나는 스택에 여러 물질을 레이어링하여 구축한 온칩 설계였습니다. 다른 디자인은 빛 흡수를 강화하기 위해 은색 백미러를 사용했습니다.

우주에서 방사선의 영향을 모방하기 위해 영국의 Dalton Cumbrian 원자력 시설에서 생성된 양성자로 장치에 충격을 가했습니다. 방사능 피해량. Compact Solar Simulator를 사용하는 두 번째 테스트 세트는 장치가 양성자 폭격을 받은 후 태양광을 전력으로 얼마나 잘 변환하는지 확인하기 위해 수행되었습니다.

"우리의 초박형 태양 전지는 특정 임계값 이상의 양성자 복사에 대해 이전에 연구된 더 두꺼운 장치보다 성능이 뛰어납니다. 초박형 형상은 이전 관찰에 비해 100배 정도 유리한 성능을 제공합니다."라고 저자인 Armin Barthel이 말했습니다.

저자들은 이러한 초박형 셀의 향상된 성능은 전하 캐리어가 장치의 터미널 사이를 이동할 수 있을 만큼 충분히 오래 살기 때문이라고 말했습니다.

두꺼운 셀에 비해 20년 동안 작동한 후 동일한 양의 전력을 제공하는 초박형 셀에는 거의 3.5배 적은 커버 유리가 필요합니다. 이것은 더 가벼운 부하와 발사 비용의 상당한 감소로 해석됩니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/