مقاومت در برابر تشعشع‌های فضایی با سلول‌های خورشیدی به اندازه یک هزارم موی انسان است



موفق به ابداع سلولهای خورشیدی به اندازه یک هزارم موی انسان می‌شوند و می‌توانند در برابر تشعشعات فضایی به مقاومت می‌پردازند.

به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، مدار نزدیک زمین در حال حاضر است، به این معنی که برای رفتن به ماهواره‌ها به مدارهای بالاتر، طراحی سلول‌های مقاوم در برابر تشعشعات فضای مورد نیاز است.

اکنون طرح پژوهشی دارای یک سلول فتوولتائیک مقاوم در برابر تشعشع را توسعه داده اند که یک لایه فوق نازک از مواد جاذب نور است.

بر اساس مطالعات گذشته در مجله Applied Physics منتشر شده است، این دستگاه‌ها دارای سلول‌هایی با ضخامت یک هزارم موی انسان هستند.

سلول‌های خورشیدی فوق نازک به طور قابل توجهی نه تنها از سلول‌های خورشیدی ضخیم‌تر در تب‌آوری در برابر تابش و تشعشع پیشی می‌گیرند، بلکه آنها همچنین پس از ۲۰ سال استفاده، همان انرژی را از نور خورشید می‌سازند که در اوایل عمر خود قادر به انجام آن هستند. آن ها هستند.

علاوه بر این، سلول‌های فتوولتائیک جدید می‌توانند بارها را کاهش دهند و هزینه‌های راه‌اندازی و نگهداری را به طور قابل توجهی کاهش دهند.

همانطور که ماهواره‌های بیشتر به مدار میانی زمین می‌روند، در معرض تشعشعات فضای شدیدتری قرار خواهند گرفت.

با ازدحام ماهواره‌ها در مدار نزدیک زمین، استفاده از ماهواره‌ها در مدارهای میانی زمین مانند مدار مولنیا (Molniya)، نیاز و حیاتی‌تر می‌شود. با این حال، نوار تابش پروتون در اطراف زمین در این مدار وجود دارد، به این معنی است که طرح‌های سلولی مقاوم در برابر تشعشع برای این مدارهای بالاتر مورد نیاز است.

مطالعه سیاره‌ها و قمرهای دوردست نیز به سلول‌های مقاوم در برابر تشعشع نیاز دارد. به عنوان مثال، قمر اروپا که یکی از قمرهای سیاره مشتری است، یکی از خشن‌ترین محیط‌های تشعشعی منظومه شمسی را در اختیار دارد. بنابراین، تجهیزات مقاوم در برابر تشعشعات برای فرود یک فضاپیما که از انرژی خورشیدی بهره می‌برد، در این قمر نیاز خواهد داشت.

ضخامت سطح هر سلول تقریباً یک هزارم موی انسان است

پژوهشگران از گالیم آرسنید(gallium arsenide) نیمه‌ هادی برای ساخت دو نوع دستگاه فتوولتائیک استفاده کردند. یکی از آنها طرح روی تراشه بود که با چیدن مواد مختلف (یکی روی دیگری) ایجاد شد. این سلولها شامل یک لایه فوق نازک از جذب کننده نور بود که برای تحمل تابش و تشعشع آنها کلیدی است.

به گفته پژوهشگران، سطح هر سلول تنها ۱۲۰ نانومتر یا تقریباً یک هزارم ضخامت موی انسان است. این طرح همچنین شامل این بود که این سلول‌ها توسط فلزات الکتریکی محصور شده بودند.

روش جایگزین نیز از آینه‌ی پشت نقره‌ای برای بهبود جذب نور استفاده می‌شود.

سلول های آزمایشی جدید با پروتون های تاسیسات هسته ای دالتون کامبرین

این دستگاه‌ها با پروتون‌های تولید شده در تأسیسات هسته‌ای دالتون کامبرین(Dalton Cumbrian) در بریتانیا برای شبیه‌سازی آزمایشگاه تشعشع در فضای آزمایشی قرار گرفته است.

کاتدولومینسانس(Cathodoluminescence) روشی است که می‌تواند میزان آسیب تشعشع را تخمین بزند و در این آزمایش برای مقایسه عملکرد دستگاه‌های فتوولتائیک قبل و بعد از قرار گرفتن در معرض تشعشع مورد استفاده قرار گرفت.

علاوه بر این، کارایی این دستگاه‌ها برای تبدیل نور خورشید به انرژی پس از برخورد توسط پروتون‌ها توسط مجموعه دومی از آزمایش‌ها با استفاده از یک شبیه‌ساز خورشیدی بر روی آزمایش انجام شد.

عملکرد مطلوب

آرمین بارتل(Armin Barthel) نویسنده این پژوهش گفت: سلول خورشیدی فوق نازک ما نسبت به دستگاه‌های قبلی مطالعه شده و ضخیم‌تر در تشعشع پروتون بالاتر از یک آستانه خاص عمل می‌کند. هندسه های فوق نازک عملکرد مطلوب را نسبت به مشاهدات قبلی با دو مرتبه بزرگی ارائه می دهند.

استدلال‌ها می‌توانند این سلول‌های بسیار نازک را از سلول‌های معمولی بهتر عمل کنند، زیرا حامل‌های بار می‌توانند به اندازه کافی زنده بمانند تا در پایان‌های دستگاه جریان داشته باشند.

نازک تر بودن چگونه عمر فتوولتائیک را افزایش می دهد؟

اکثر‌های موجود در مدار زمین از سلول‌های فتوولتائیک استفاده می‌کنند. زمانی که نور به سلول‌های خورشیدی برخورد می‌کند، انرژی آن به الکترون‌های دارای اثرات منفی منتقل می‌شود. این حامل‌ها از جای خود خارج می‌شوند و جریان برق را روی فتوولتائیک ایجاد می‌کنند.

با این حال، تابش فضایی به سلول‌های خورشیدی آسیب می‌رساند و با عوامل جابجایی در مواد و کاهش طول عمر حامل‌های بار، کارایی و بهره‌وری را کاهش می‌دهد. از آنجا که فتوولتائیک‌های نازک‌تر به این معنی هستند که این حامل‌های بار در طول عمر خود مسافت کمتری برای طی کردن دارند، در نتیجه طول عمر طولانی‌تر آنها می‌شوند.

نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که این دستگاه‌های جدید یک نکته حائز را نشان می‌دهند. محققان دریافتند که این سلول‌های جدید تقریباً 3.5 برابر با شیشه‌های پوششی کمتر هستند، پس از 20 سال کارکرد به اندازه سلول‌هایی با دیواره‌های ضخیم‌تر قدرت می‌دهند.

با این، مانند تمام پیشرفت‌های جدید فناوری، این سلول‌های جدید قابل تولید هستند در حال حاضر بزرگ خواهند بود یا خیر، باید بررسی شوند.

انتهای پیام



منبع