La principale source d'énergie pour la plupart des engins spatiaux est le Soleil. Mais, pour accumuler parfaitement ses rayons, les satellites doivent avoir non seulement des panneaux photovoltaïques convertisseurs d'une grande surface, mais aussi des mécanismes spéciaux pour orienter leur surface de travail vers le soleil. Pour les petites sondes, le poids de telles structures est très important, car les scientifiques d'Arabie saoudite proposent une solution commune et abordable.
À première vue, l'idée semble triviale - fabriquer des panneaux solaires en forme de sphère. Par conséquent, ils peuvent être enroulés autour d'un microsatellite ou montés sur une structure externe, et la majeure partie de la surface qui modifie la lumière en électricité sera toujours éclairée.
Des chercheurs de l'Institut des sciences et technologies du roi Abdallah (KAUST) en Arabie saoudite ont déjà dévoilé un modèle d'un tel convertisseur photovoltaïque en 2020. La description de la technologie a été publiée sur le portail IEEE Spectrum.
Les nouveaux panneaux solaires présentent un certain nombre d'avantages qui les rendent adaptés à une utilisation non seulement dans l'espace, mais aussi sur Terre. En raison de leur forme presque sphérique, ils captent non seulement la lumière directe des étoiles, mais également la lumière réfléchie.
Dans des conditions de laboratoire, les convertisseurs photovoltaïques sphériques étaient de 24 à 39 % plus efficaces que les convertisseurs sous forme de plaques plates conventionnelles lors de la simulation du mouvement du soleil dans le ciel. Et lorsque la source lumineuse était obstruée par un obstacle (comme un débord de toit), les nouvelles batteries généraient 60 % d'électricité en plus que les panneaux plats conventionnels.
Technologiquement, bien sûr, la production de telles cellules solaires est plus compliquée - d'une part, pour la fabrication de chaque convertisseur photovoltaïque, et c'est tout un domaine, 15 % de gravure en plus sont nécessaires.
De plus, les chercheurs n'avaient pas encore complètement développé le processus de laminage des sphères et les éprouvettes ont été formées à la main. Il est prévu de développer un bras mécanique spécial qui simule les mouvements d'une personne roulant sur un substrat flexible.
Les panneaux solaires sphériques sont supérieurs aux panneaux traditionnels à bien d'autres égards. Par exemple, ils ont montré une efficacité supérieure en fonctionnement à long terme à des températures plus élevées (peut-être en raison d'une dissipation thermique plus efficace, mais cela reste à vérifier).
Et naturellement, de telles structures ont une situation encore meilleure avec la contamination de surface par la poussière - ce qui est très important. pour les énormes centrales solaires ou les véhicules sans pilote: des capteurs dans des endroits inaccessibles aux les vagabonds.
Compte tenu de tous les avantages et inconvénients de la technologie la plus récente, les scientifiques se méfient encore de ses perspectives commerciales. En théorie, il peut être utile pour presque toutes les applications de niche - en orbite terrestre basse pour les microsatellites, à la surface d'autres planètes pour les petits sondes fixes ou automotrices, sur Terre pour le fonctionnement de capteurs temporaires ou permanents, ainsi que dans des salles pour appareils IoT et capteurs intelligents à la maison".
Les développeurs de cellules solaires sphériques prévoient de les tester en laboratoire et sur le terrain dans un avenir proche selon un certain nombre de critères. Ils évalueront ensuite l'économie de la technologie.
En matière de fabrication de pièces photosensibles, l'innovation n'est pas révolutionnaire: les cellules photovoltaïques à base de silicium monocristallin sont largement utilisées et parfaitement maîtrisées dans industrie. L'innovation des chercheurs saoudiens réside dans l'utilisation d'un support étroit et souple et un traitement particulier des bords de chaque alvéole.
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