Diferencias clave entre las células solares utilizadas para aplicaciones terrestres y espaciales

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Estoy buscando algunas de las diferencias clave en los materiales para paneles solares que se utilizan en aplicaciones terrestres y basadas en el espacio. He leído que los GaAs son comunes para aplicaciones espaciales debido a su eficacia relativamente alta. Espero que algunas personas de la industria puedan comentar sobre los análisis utilizados para determinar qué tipo de paneles se eligen para una misión en particular, ya sea que se usen o no tecnologías "terrestres", y cuáles son las eficiencias relativas entre los materiales que utilizamos. uso en la tierra vs. en el espacio.

    
pregunta RYS

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Las celdas de triple unión se usan a menudo en aplicaciones espaciales. Las tres uniones pueden ser:

  1. GaInP2
  2. GaAs
  3. Ge

Recuerde que también son semiconductores: con el tiempo, a medida que captan el daño de la radiación, entregarán cada vez menos energía. El comienzo de la eficiencia de la vida útil de algunos de los modelos espaciales también puede ser superior al 26%. La degradación del final de la vida útil puede publicarse en línea, pero no estoy seguro de cuán pública es esa información.

Los diodos de derivación también están generalmente presentes para evitar que una sola célula agrietada o dañada arruine una cadena completa. A velocidades orbitales, una pequeña pieza de polvo / escombros puede destruir una celda, por no mencionar la desafortunada posibilidad de que las vibraciones / fuerzas G de lanzamiento rompan una celda en una matriz en el camino hacia arriba.

Las consideraciones de diseño a nivel del sistema podrían incluir (en absoluto una lista completa o exhaustiva):

  1. "Diseño" / topología: cuántos en serie / paralelo. Los voltajes más altos inducen diseños / consideraciones de diseño diferentes
  2. Señalando: ¿se mueven las matrices? ¿Se mueve todo el vehículo? La energía solar solo es útil si minimiza la pérdida de coseno. Algunos vehículos son dados de baja al dar una vuelta plana con las matrices 90 grados al sol.
    1. Almacenamiento de energía: en general, los sistemas basados en la energía solar deben empujar la energía a una batería para continuar funcionando durante el eclipse / oscuridad. Esto es, por supuesto, una discusión que es mucho más complicada, pero la gente usa todo tipo de químicos en órbita.

SMAD III tiene un buen capítulo sobre sistemas de energía para vehículos espaciales.

También, como W5VO mencionó en su comentario a continuación, cada gramo y cada metro cuadrado cuentan en el diseño de la nave espacial. Si está gastando masa y área en células solares (además de los mecanismos para desplegar y articular esas matrices), querrá asegurarse de que está aprovechando al máximo cada fotón que los toca. Intentaré encontrar un gran cómic que muestre una nave espacial diseñada por varios propietarios de subsistemas: los tipos de energía quieren todos los arreglos + baterías, los tipos de comunicaciones quieren un plato gigante, los tipos de controles quieren un giroscopio enorme, etc.

Aquí hay algunas celdas populares que tienen considerable herencia de vuelo.

    
respondido por el Krunal Desai

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