Солнечные батареи в космосе. (Задача 2)

1. Задача 2. Солнечные батареи в космосе

ЗАДАЧА 2. СОЛНЕЧНЫЕ
БАТАРЕИ В
КОСМОСЕ
ЗАДАЧА 2. СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ В
КОСМОСЕ

2. ЗАДАЧА

Выяснить, можно ли
использовать
органические
производные фуллерена
в солнечных элементах
для поддержания работы
космических аппаратов
№1(9)

3. ЦЕЛЬ

• Выяснить, какие требования
предъявляются для солнечных
элементов в космических
аппаратах
• Изучить свойства фуллеренов и
их производных
• Определить, подходят ли
фуллерены и их производные
для использования в солнечных
элементах космических
аппаратов
№2(9)

4. з

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ
ФОТОЭЛЕМЕНТОВ
Для генерации электричества в солнечных
батареях используются фотоэлементы из
З
различных материалов, таких как:
• Кристаллический/нанокристаллический,
аморфный кремний
• Халькогениды (например, CdTe)
• Соединения типа GaAs, InP, в состав которых
входят элементы III и V групп
• Органические полимеры
№3(9)

5. Фуллерен

ФУЛЛЕРЕН
– одна из форм углерода. Наиболее
устойчивы молекулы C60.
№4(9)

6. к

К
Кристаллический фуллерен (фуллерит) полупроводник, обладает фотопроводимостью
и шириной запрещенной зоны 1,2-1,9 эВ. Такой
же шириной запрещенной зоны обладает
полупроводник Si, используемый в солнечных
батареях.
Влияние кислорода уменьшает проводимость
кристаллов и пленок фуллеренов, но в космосе
этого можно не опасаться – содержание
кислорода в нем очень мало.
к
№5(9)

7. к

• Под действием излучения будет происходить
полимеризация кристаллов фуллерена.
Коэффициент фотоэлектрического
преобразования станет небольшим (~5,15%),
но вырабатываемой энергии хватит для
обеспечения электричеством небольшого
космического аппарата, например, спутника
(~62-72 Вт/м²).
• Можно использовать в солнечных батареях
уже полимеризованные фуллерены, в этом
случае химические реакции проходить уже не
будут.
К
№6(9)

8.

! Однако эффективность этих батарей будет в 3-4
раза ниже, чем у используемых сейчас
фотоэлементов на основе кремния и других
материалов (они преобразуют в электричество 1520% энергии света).
№7(9)

9.

• Присоединение к C60 радикалов,
содержащих металлы платиновой группы,
позволяет получить ферромагнитный
материал на основе фуллерена.
• Также было установлено, что легирование
твердого С60 небольшим количеством
щелочного металла приводит к
образованию материала с металлической
проводимостью.
• ! Но ни ферромагнетики, ни материалы с
металлической проводимостью не
обладают фотопроводимостью.
№8(9)

10. Выводы:

ВЫВОДЫ:
• Для использования в солнечных батареях
космических аппаратов наиболее
подходящими качествами обладают
кристаллические и полимеризованные
фуллерены. Эффективность таких батарей
будет невысокой. Нужно искать другие
производные фуллеренов, обладающие
нужными нам качествами. Существующие
материалы не выгодны для использования.
№9(9)