Космос ждет. Новые разработки дешевле и в шесть раз эффективнее

Коллектив российских физиков повысил фото- и радиационную стабильность перовскитных солнечных панелей. Эти ячейки предназначены для использования в открытом космосе (например, на Международной космической станции) и на спутниках, летающих на околоземной орбите.
Такие панели могут заменить более дорогостоящие кремниевые батареи, полагают исследователи. Прослужить они могут от трех до десяти лет. Работа прорывная, так как благодаря ей Россия может стать одной из первых стран, кто выведет в космос перовскитные панели.
В исследовании принимают участие физики ФИЦ проблем химической физики и медицинской химии РАН, Уральского федерального университета, Института физики металлов УрО РАН и Харбинского технологического института.
— Сегодня в открытом космосе используют преимущественно кремниевые солнечные панели, поскольку они более устойчивы к сочетанию различных негативных факторов. Однако у перовскитных панелей серьезные преимущества перед кремниевыми: они проще в изготовлении, дешевле и имеют более высокую радиационную стабильность, — объяснила соавтор работы, руководитель группы молекулярной и гибридной электроники ФИЦ проблем химической физики и медицинской химии РАН Любовь Фролова.
На Земле под действием кислорода, света и длительного нагрева перовскитные ячейки быстро деградируют. А в космосе кислорода нет, периоды нагрева и охлаждения короткие, за это время термодеструкция не успевает произойти.
Команде физиков нужно было снизить скорость разрушения панелей при взаимодействии с фотонами. Это удалось сделать за счет добавления европия: показатели по фото- и радиационной стабильности увеличились в 1,5-2 раза.
— Перовскитные солнечные ячейки с добавлением европия могут работать 2-3 года, что сравнимо со временем используемых сегодня в космосе кремниевых солнечных панелей.
Эксперименты показали, что перовскитные панели начинают разрушаться только под воздействием очень больших доз радиации, характерных для десятилетнего пребывания на орбите, — подчеркнул заведующий лабораторией фотовольтаических материалов УрФУ Иван Жидков. — Кроме того, они примерно в шесть раз эффективнее кремниевых: на один грамм веса они производят до 20 Вт энергии, а кремниевые — 3 Вт/г.
По мнению ученых, развитие исследования позволит коммерциализировать его для использования в космосе.
Описание новых солнечных ячеек и результаты их испытаний опубликованы в Journal of Materials Chemistry. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда.

Анна МАРИНОВИЧ
Фото Ивана Жидкова