광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
로고

[우주, 태양에너지] 태양 복사는 위성의 태양 전지가 전기를 생성하는 능력을 방해할 수 있다. 새로운 초박형 태양 전지는 우주 발전의 미래가 된다. 나노 규모의 태양열은 더 길고 더 깊은 우주 임무를 여는 데 도움이 될 수 있다.

https://www.freethink.com/space/ultra-thin-solar-cells

JM Kim | 기사입력 2022/11/30 [00:00]

[우주, 태양에너지] 태양 복사는 위성의 태양 전지가 전기를 생성하는 능력을 방해할 수 있다. 새로운 초박형 태양 전지는 우주 발전의 미래가 된다. 나노 규모의 태양열은 더 길고 더 깊은 우주 임무를 여는 데 도움이 될 수 있다.

https://www.freethink.com/space/ultra-thin-solar-cells

JM Kim | 입력 : 2022/11/30 [00:00]

모든 현대 위성은 태양 전지를 사용하여 태양 에너지를 지속적으로 수확하여 상당한 배터리 저장 없이 전기 회로에 전력을 공급할 수 있다. 그러나 지구 대기의 보호를 받지 못하는 외계의 혹독한 환경에서 이러한 물질은 특히 태양에서 흘러나오는 고에너지 양성자와 전자의 형태로 태양 복사에 취약하다.

과제: 태양 전지의 반도체에 이러한 입자가 충격을 가하면 규칙적인 결정 격자로 배열된 원자가 제자리에서 떨어져 나와 들어오는 햇빛을 전기로 변환하는 능력을 방해한다.

시간이 지남에 따라 셀의 성능이 점차 저하되어 결국에는 위성이 죽게 된다.

이 손상의 정도는 매우 다양할 수 있다. 대부분의 위성이 현재 거주하고 있는 저고도에서는 복사가 너무 심하지 않지만 태양의 고에너지 양성자 벨트가 지구의 자기장에 의해 포착된 지구 중심 궤도에서는 훨씬 더 취약하다. 지구 저궤도가 위성으로 점점 복잡해지고 있기 때문에 이것은 점점 늘어나는 문제이다.

그것은 또한 다른 행성과 위성에 대한 더 먼 임무에 대한 도전을 제시한다. 예를 들어, 목성의 위성인 유로파는 미래 임무를 위해 가장 널리 연구된 목표 중 하나이다. 많은 천문학자들은 이 광대한 지하 바다를 태양계에서 외계 생명체가 있을 가능성이 가장 높은 환경 중 하나로 보고 있기 때문이다.

그러나 목성은 태양계에서 가장 강력한 복사 에너지를 유로파 표면에 폭격하기 때문에 달을 도는 위성은 특히 취약할 것이다.

적을수록 좋다. 놀랍게도 더 강한 태양 전지의 핵심은 더 얇게 만드는 것일 수 있다.

물리학자들은 최근 수십 나노미터 두께의 태양 전지에 대한 발전을 이루었다. 태양 복사에 노출되면 고에너지 양성자와 전자는 이러한 물질을 직접 통과할 가능성이 더 높으며, 정렬된 결정 격자의 원자와 상호 작용하지 않는다.

그러나 초박형 태양 전지가 미래의 우주 임무에서 인공위성에 전력을 공급하는 데 사용될 수 있기 전에 연구자들은 먼저 가혹한 방사선에 노출되었을 때 성능을 테스트할 수 있는 강력한 기술을 확립해야 한다. 응용 물리학 저널(Journal of Applied Physics)에 발표된 새로운 연구를 통해 영국 연구원 팀은 이러한 테스트에 대한 유망한 단계를 수행했다.

실험: 캠브리지 대학의 Armin Barthel이 이끄는 팀의 실험은 갈륨 비소(GaAs)에 중점을 두었다: 두께가 80나노미터(나노미터)에 불과한 반도체로, 현재 초박형 태양전지에 사용할 수 있는 가장 유망한 재료 중 하나로 꼽힌다.

그들의 연구는 두 가지 가능한 설계를 고려했다. 다른 하나는 빛 흡수를 향상시키기 위해 은색 거울로 뒷받침되는 단일 층을 포함한다.

연구진은 최첨단 시설을 사용하여 먼저 실제 위성이 경험하는 복사와 유사한 강도로 고에너지 양성자로 두께가 80나노미터에 불과한 GaAs 태양 전지에 조사했다.

그런 다음 그들은 원래의 격자 배열에서 원자의 결과적인 변위를 매핑하기 위해 특수 전자 현미경 기술을 사용했다. 동시에 그들은 더 두껍고 더 전통적인 태양 전지에 유사하게 가혹한 처리를 가했다.

이 실험과 병행하여 Barthel의 팀은 조사 전과 후에 각 유형의 태양 전지에서 생성되는 전력의 차이를 측정했다. 그들은 GaAs 태양 전지의 탄력성이 그들이 연구한 더 두꺼운 재료보다 덮인 표면이 3.5배 낮더라도 20년 동안 동일한 양의 전력을 제공할 것으로 예상된다는 것을 의미한다는 것을 발견했다.

보다 탄력적인 위성: 이 성능이 실제 위성에서 유지될 수 있다면 운영 수명을 연장할 뿐만 아니라 무게를 줄이면 발사에 필요한 에너지가 줄어들어 이러한 미래의 우주 임무를 보다 저렴하고 효율적으로 만들 수 있다.

Barthel의 팀은 기술을 기반으로 미래 연구의 연구원들이 훨씬 더 발전된 디자인을 갖춘 초박형 태양 전지의 성능을 안정적으로 조사하고 비교할 수 있기를 희망한다.

이것은 궁극적으로 보다 탄력적인 차세대 위성으로 이어질 수 있으며, 잠재적으로 더 많은 위성 운영을 위해 중앙 지구 궤도의 광활한 지역을 개방할 수 있다. 저궤도가 점점 더 혼잡해짐에 따라 항법, 통신 및 일기 예보를 포함한 중요한 위성 응용 프로그램이 계속 발전하고 확장할 수 있다.

다른 곳에서 팀의 기술은 유로파와 같은 세계에 생명체가 실제로 존재할 수 있는지 여부와 같은천문학자들이 우리 태양계에 대한 가장 시급한 질문에 답하는 데 도움이 되는 태양계의 더 먼 범위를 탐험하는 데 더 적합한 우주 탐사선으로 이어질 수 있다.

 

 
우주, 태양 전지, 태양 에너지, 위성 관련기사목록
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
많이 본 기사
harmsen 미래학자 우주 많이 본 기사