Немецкие ученые создали легкие и устойчивые к радиации солнечные батареи из имитации лунной пыли, способные эффективно преобразовывать солнечный свет в электрическую энергию и обладающие меньшей массой по сравнению с традиционными аналогами. Открытие может стать ключом к энергетическому обеспечению космических миссий в будущем, сводя к минимуму зависимость от доставки материалов с Земли. Исследование опубликовано в журнале Device.
Современные солнечные панели, несмотря на высокий КПД (30–40%), слишком тяжелые и дорогие для масштабного использования в космосе — их защитное покрытие из стекла или толстого слоя фольги значительно увеличивает массу, а радиация постепенно снижает эффективность работы конструкций. Чтобы решить эту проблему, команда исследователей из Постдамского университета обратилась к ресурсам самой Луны. Лунный реголит — рыхлый поверхностный слой пыли и камней — содержит все необходимое для производства защитного стекла. Его использование не только позволило бы уменьшить массу стартующего космического корабля на 99,4% и сократить транспортные расходы на 99%, но и сделало бы создание лунных баз куда более экономически оправданным.
Для создания солнечных панелей ученые расплавили имитацию лунного грунта и получили «лунное стекло», которое затем объединили с перовскитом — кристаллами, эффективно преобразующими солнечный свет в электричество. Процесс оказался удивительно простым: для плавления реголита достаточно сфокусированного солнечного света, а примеси в лунной пыли придают стеклу стабильный коричневый оттенок, защищающий от дальнейшего потемнения под радиацией. Тестирование показало, что новые панели выдерживают космическое излучение лучше земных аналогов.
В ходе исследования ученым удалось удалось достичь 10% эффективности использования лунного стекла, но его очистка может повысить этот показатель до 23%. На каждый грамм материала, доставленного в космос, новые панели генерировали в 100 раз больше энергии по сравнению с традиционными аналогами. Однако Луна создает проблемы, которых нет на Земле: вакуум мешает использовать растворители для перовскита, перепады температур угрожают стабильности материалов, а низкая гравитация влияет на формирование стекла. Чтобы проверить фактическую эффективность и перспективы применения технологии, авторы работы планируют проведение экспериментов на Луне.
Открытие имеет важное значение в области космической энергетики. Использование местных ресурсов Луны позволит возводить и поддерживать автономную работу лунных баз, сократив затраты на транспортировку материалов через космическое пространство и повысив надежность работы солнечных панелей. «От добычи воды для топлива до строительства домов из лунного грунта — ученые находят способы использования лунной пыли, — сообщил Феликс Ланг из Постдамского университета. — Теперь мы можем превратить ее в солнечные батареи, которые, возможно, обеспечат энергией будущий лунный город».
Автор: Богдан Скиба.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
