Об эффективности солнечных панелей НАСА
CNews.ru как-то сообщало, что НАСА выбрало солнечные панели MegaFlex компании ATK для установки на своих перспективных космических кораблях.
Компания ATK получила контракт стоимостью 6,4 млн. долларов на дальнейшую разработку солнечных панелей Megaflex, которые смогут вырабатывать в 10 раз (???) больше энергии, чем крупнейшие современные спутниковые солнечные панели.
Солнечные панели MegaFlex будут иметь малый вес и вырабатывать большое количество энергии. Они разработаны специально для удовлетворения предполагаемой высокой потребности в энергии - 350 кВт и выше (и как можно предположить, что это потребности для боевых космических лазеров). При этом новые панели должны будут иметь очень малый вес и небольшой объем в сложенном состоянии. Технологии MegaFlex основаны на очень удачных и проверенных панелях UltraFlex, которые, например, питали аппарат НАСА Mars Phoenix Lander. Они находятся в серийном производстве и будут применяться на многих перспективных аппаратах. В частности, на КК Orion устанавливаются легкие и компактные панели UltraFlex, которые при диаметре всего 6 м выдают мощность в 15 кВт. ???
Первым порывом было желание от души порадоваться за торжество человеческого гения и достигнутые успехи в области возобновляемой энергетики. Но вот последние цифры почему-то вызвали определенное недоверие, что подтверждают и элементарные расчеты. Определим энергосъем этих панелей. При D=6м имеем площадь батареи порядка 28м2. Тогда удельный энергосъем с 1м2 батареи составит 535 Вт/м2, что практически соответствует КПД порядка 50%. Учитывая, что это КПД энергоустановки в целом, а чтобы получить его с учетом потерь в системе, КПД отдельных фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) должен быть процентов на 5-10 больше и приближаться к 60%.
Но ФЭП с такими КПД пока и близко не существует.
Вот какие КПД реально имеют наиболее эффективные ФЭП.
Коэффициент фотоэлектрического преобразования солнечных элементов и модулей, %
Кремниевые:Si (кристаллический) - 18; Si (поликристаллический) - 15; Si (тонкопленочный) - 12; Si (тонкопленочный субмодуль) - 10.
Гетероструктуры А3В5: GaAs (кристаллический) - 25; GaAs (тонкопленочный) - 21; GaAs (поликристаллический) - 18; InP (кристаллический) - 22.
Тонкие пленки халькогенидов: CIGS (фотоэлемент) - 16; CIGS (субмодуль) - 14; CdTe (фотоэлемент) - 12.
Аморфный/нанокристаллический кремний:Si (аморфный) - 9; Si (нанокристаллический) - 10.
Органические полимеры - 5.
Многослойные (многопереходные) гетероструктуры:GaInP/GaAs/Ge - 32; GaInP/GaAs -30; GaAs/CIS (тонкопленочный) – 25.
И как видно из этих данных, КПД реальных ФЭП значительно меньше заявленного КПД панелей UltraFlex. И даже самые эффективные из них - многопереходные гетероструктурные ФЭП - заметно до них не дотягивают, да и резкого прорыва в этих технологиях в ближайшие годы не проглядывается. А учитывая, что их технология очень много дороже традиционных кремниевых, то цены таких батарей действительно космические. Может в этом и есть основной интерес разработчиков. Похоже российский пример распила заразителен.
Комментарии
Нанопровода из арсенида галлия выполняют роль своеобразной «воронки», которая не только лучше концентрирует свет, но и экономит дорогостоящее сырье, ведь «лес» из проводов требует меньше арсенида галлия, чем сплошная пластинка фотоэлектрического материала (это как так?).
Прототип новой солнечной ячейки уже демонстрирует на 10% большую эффективность, чем допускают теоретические расчеты для панелей из одного типа сплошного гладкого материала. При этом разработчики уверены в том, что удастся повысить эффективность преобразования света солнечных панелей нового типа до 33%, это на 10% больше, чем у лучших современных коммерческих аналогов.
И даже при 100% КПД больше 1 кВт с 1м2 получить нельзя, так что НАСА скромнее врать надо.
Спасибо за представленный интересный Материал!
Несмотря на выдвинутые отрицательные соображения, всё таки в этой технологии просматривается реальное разумное начало и вполне возможно, что в данной работе создатели находятся лишь вначале пути и пока трудно заранее спрогнозировать, какая судьба ожидает эту разработку в будущем!
Всего доброго.