.
A maioria dos satélites espaciais são alimentados por células fotovoltaicas que convertem a luz solar em eletricidade. A exposição a determinados tipos de radiação presentes em órbita pode danificar os dispositivos, degradando seu desempenho e limitando sua vida útil.
Dentro Revista de Física Aplicadapela AIP Publishing, cientistas da Universidade de Cambridge propuseram um projeto de célula fotovoltaica tolerante à radiação que apresenta uma camada ultrafina de material absorvente de luz.
Quando as células solares absorvem a luz, elas transferem sua energia para elétrons carregados negativamente no material. Esses portadores de carga são liberados e geram um fluxo de eletricidade através do fotovoltaico. A irradiação no espaço causa danos e reduz a eficiência, deslocando átomos no material da célula solar e reduzindo a vida útil dos portadores de carga. Tornar os fotovoltaicos mais finos deve aumentar sua longevidade, porque os portadores de carga têm menos tempo a percorrer durante suas vidas útil reduzidas.
À medida que a órbita baixa da Terra fica mais cheia de satélites, torna-se cada vez mais necessário usar órbitas médias da Terra, como a órbita Molniya que passa pelo centro do cinturão de radiação de prótons da Terra. Projetos de células tolerantes à radiação serão necessários para essas órbitas mais altas.
Outra aplicação para células tolerantes à radiação é o estudo de outros planetas e luas. Por exemplo, Europa, uma lua de Júpiter, tem um dos ambientes de radiação mais severos do sistema solar. O pouso de uma espaçonave movida a energia solar na Europa exigirá dispositivos tolerantes à radiação.
Os investigadores construíram dois tipos de dispositivos fotovoltaicos usando o semicondutor arsenieto de gálio. Um deles era um design em chip construído com várias substâncias em camadas em uma pilha. O outro projeto envolvia um espelho traseiro prateado para aumentar a absorção de luz.
Para imitar os efeitos da radiação no espaço, os dispositivos foram bombardeados com prótons gerados na Usina Nuclear Dalton Cumbrian, no Reino Unido. quantidade de dano de radiação. Um segundo conjunto de testes usando um Simulador Solar Compacto foi realizado para determinar quão bem os dispositivos converteram a luz solar em energia após serem bombardeados com prótons.
“Nossa célula solar ultrafina supera os dispositivos mais espessos estudados anteriormente para radiação de prótons acima de um certo limite. As geometrias ultrafinas oferecem desempenho favorável em duas ordens de magnitude em relação às observações anteriores”, disse o autor Armin Barthel.
Os autores disseram que o desempenho aprimorado dessas células ultrafinas se deve ao fato de os portadores de carga viverem o suficiente para viajar entre os terminais do dispositivo.
Em comparação com células mais espessas, é necessário cerca de 3,5 vezes menos vidro de cobertura para que as células ultrafinas forneçam a mesma quantidade de energia após 20 anos de operação. Isso se traduzirá em uma carga mais leve e redução significativa nos custos de lançamento.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Instituto Americano de Física. Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.
.
