Сошелся ли выбор типов фотогальванических соединений для новых космических аппаратов к одному оптимальному решению?

На Земле соединением фотогальванических элементов для массового производства, как правило, является только кремний, хотя существует множество типов материалов - монокристалл против мультикристалла или поликристалла или даже аморфного.

Я только что прочитал, что «Вояджеры» использовали фосфид индия (InP), Википедия говорит, что арсенид галия (GaAs) широко распространен, и я читал, что некоторые спутники используют многослойные солнечные элементы с тройным переходом , используемые, когда достигается абсолютная наивысшая эффективность.

Есть ли какая-либо причина , помимо покупной цены , которая удерживает все новые спутники от использования ячеек с наивысшей эффективностью? И в самом деле, имеют ли разные клетки наибольшую эффективность в разных условиях космического полета?

Фотографии фотогальваники Juno от НАСА:

введите описание изображения здесь

введите описание изображения здесь

введите описание изображения здесь

Ответы (2)

Эта статья 2008 года была лучшим обзором тенденций в фотоэлектрических технологиях для космоса, который я смог найти (требуется подписка IEEE). Он обобщает и, по сути, утверждает, что спутники на GEO постоянно нуждаются в большей мощности, а спутники на MEO или LEO имеют постоянный спрос на более высокую радиационную устойчивость (более высокую мощность в конце срока службы). В обоих направлениях фотоэлектрические технологии постоянно совершенствуются, а затраты снижаются. Производители спутников воспользовались этими улучшениями, хотя и осторожно, чтобы убедиться, что технология подходит для использования в космосе. В документе упоминается роль многопереходных ячеек как большой части этого, но не упоминается конкретный бренд или дизайн как то, к чему сближается отрасль.

Масса, запас мощности и пространство, доступное на ракете, являются крупнейшими компромиссами, которые учитываются при выборе технологии солнечных элементов. Также следует учитывать летное наследие конструкции солнечной панели. Наконец, для некоторых миссий может быть дешевле просто использовать больше панелей стандартного дизайна, предлагаемого производителем.

Я думаю, что температура будет иметь наибольшее влияние на работу ячейки в различных миссиях. Солнечный спектр не изменился бы (хотя и стал бы тусклее при дальнейших различиях). Радиационная деградация также может быть рассмотрена, особенно для такой миссии, как Юнона, но у меня нет источника, сравнивающего разные материалы.

Ответ на аналогичный вопрос здесь.

Можете ли вы ответить «да» или «нет» на вопрос « Сошелся ли выбор типов фотогальванических соединений для новых космических аппаратов к одному оптимальному решению? » и привести несколько примеров выбора фотогальванических соединений, подтверждающих вашу позицию?
Я нашел статью 2008 года, в которой рассказывается о тенденциях в области фотоэлектрических систем для использования в космосе, и отредактировал свой ответ. Это согласуется с моей догадкой, что тенденция заключается в том, чтобы просто использовать более совершенные технологии по мере их развития, становления надежными и дешевыми.
Так что, может быть, кремний можно было бы использовать в недорогих ситуациях, одиночные переходы GaAs и InP на самом деле больше не используются, и в основном сейчас используются многопереходные устройства?
Да. Si является самым дешевым из-за его использования в полупроводниках в целом, низкого риска для здоровья и из-за исследований дешевых панелей для питания на Земле. Многопереходные клетки требуют дополнительных слоев между «основными» слоями. Материалы обычно включают GaAs c-Si, InGaP, Ge, InGaAs (в произвольном порядке). Выбор зависит от интересующей длины волны. Простые элементы GaAs являются лучшими однопереходными элементами с эффективностью где-то посередине и до сих пор широко используются.

Конечно, нет. Пока не будет определен «идеальный» фотогальванический материал (когда вы ожидаете, что это произойдет? 5 лет? 5 десятилетий? 5 веков?), мы будем вынуждены использовать далеко не идеальные материалы. Учитывая разные критерии — например, бюджет, массу, время жизни, интенсивность света (по направлению к Солнцу или вдали?), «оптимум» будет разным.

Это неплохой подход по умолчанию, который можно использовать при отсутствии специального опыта, но он довольно скуден для ответа .
Сошелся ли выбор типов фотогальванических соединений для новых космических аппаратов к одному оптимальному решению?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v