СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ КОСМИЧЕСКОЙ ФОТОВОЛЬТАИКИ
- Авторы: Бадурин И.В., Логинова Е.С., Феклистова А.А., Чуянова Е.С., Сергеев О.С., Рябцева М.В., Вагапова Н.Т., Лебедев А.А.
- Выпуск: № 2 (2024)
- Страницы: 29-45
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.eco-vector.com/0233-3619/article/view/632792
- ID: 632792
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Анализ традиционных и перспективных конструкций фотоэлектрических преобразователей (ФЭП). Показано, что выбор конструкции и материалов ФЭП напрямую влияет на выходные характеристики батареи солнечной (БС) космического аппарата (КА), на её габаритные размеры, а также на степень надёжности системы энергообеспечения КА в зависимости от эксплуатируемой орбиты. Использование ФЭП на основе Si обеспечивает баланс высокой эффективности и небольшой стоимости БС для низких орбит на протяжении 5-7 лет. Применение ФЭП на основе полупроводниковых материалов AIIIBV ввиду их более совершенных характеристик наиболее оправдано для орбит с жёсткими условиями эксплуатации в течение 15 лет и выше. Показано, что основное направление совершенствования ФЭП в части полупроводниковой структуры нацелено на сокращение её толщины (массы) и увеличение числа каскадов, что способствует повышению радиационной стойкости устройства в целом.
Ключевые слова
анализ, традиционные конструкции, перспективные конструкции, фотоэлектрические преобразователи, выбор конструкции, материалы, выходные характеристики, батарея солнечная, космический аппарат, система энергообеспечения, эксплуатируемая орбита, эффективность, низкие орбиты, полупроводниковые материалы, толщина, масса, число каскадов, радиационная стойкость
Об авторах
Илья Владимирович Бадурин
Елизавета Сергеевна Логинова
А. А. Феклистова
Елена Сергеевна Чуянова
Олег Сергеевич Сергеев
Мария Владимировна Рябцева
Наргиза Тухтамышевна Вагапова
Андрей Александрович Лебедев
Список литературы
- Зернов А.С., Николаев В.Д. Опыт эксплуатации солнечных батарей служебного модулямеждународной космической станции // Космическая техника и технологии. Опыт эксплуатации солнечных батарей служебного модуля.2016. № 1. Вып. 12.
- Анализ конструкций перспективных солнечных батарей космических аппаратов / М.В. Рябцева,А.А. Лебедев, А.А. Наумова и др. // Инженерный журнал: наука и инновации. 2022. Вып. 3.
- SCREAM: A new code for solar cell degradation prediction using the displacement damage dose approach / S.R. Messenger, E.M. Jackson, Warner J.H. et al. // 35th IEEE Photovoltaic Specialists Conference. 2010.
- Кузьмина Н.А. Система энергоснабжения космического аппарата // Решетнёвские чтения. Системы управления, космическая навигация и связь. 2017.
- Кожевникова Л.А. Солнечные элементы и батареи космического применения. Решетнёвские чтения. 2018.
- Modeling the effect of 1MeV electron irradiation on the performance of n+-p-p+ silicon space solar cells / A. Hamache, N. Sengouga, A. Meftah et al. // Radiation Physics and Chemistry. 2016. Vol. 123.
- Обзор современных фотоэлектрических преобразователей космического назначения на основе соединений АIIIBV / Е. В. Слыщенко, А.А. Наумова, А.А. Лебедев и др. // Сибирский журнал науки и технологий. 2018. Т. 19. № 2.
- Там же.
- Skabara P., Malik M.A. Nanostructured Materials for Type III Photovoltaics // Nanoscience & Nanotechnology. Royal Society of Chemistry. 2017.
- Murphy O. Optimizing the fabrication process for next generation nano-textured solar cells with high conversion efficiency using industrially viable solar cell processes. Technological University Dublin. 2022.
- Емельянов В.М., Калюжный Н.А., Минтаиров С.А. Многопереходные солнечные элементы с брэгговскими отражателями на основе структур GaInP/GaInAs/Ge // Физика и техника полупроводников. 2010. Т. 44. Вып. 12.
- Investigation of the effect of chemical pre-treatment on uniformity of the silicon wafer texturing for manufacturing a solar cell / D. Kudryashov, A. Gudovskikh, A. Rodin et al. 2018. J. Phys: Conf.Series. № 1124.
- Там же.
- 00-period, 1.23-eV bandgap InGaAs/GaAsP quantum wells for high-efficiency GaAs solar cells: Toward current-matched Gebased tandem cells /H. Fujii, K. Toprasertpong, Yu. Wang et al. // Prog.Photovolt., Res. Appl.- 2013. Vol. 22.
- Chaffin R.J., Osbourn G.C. Quantum well multijunction photovoltaic cell // Patent USA: US4688068A. 1987.
- Kotamraju S., Sukeerthi M., Puthanveettil S.E. Modeling of InGaP/InGaAs-GaAsP/Ge multiple quantum well solar cell to improve efficiency for space applications // Solar Energy. 2019. Vol. 186.
- N incorporation and optical properties of GaAsNepilayers on (311) A/B GaAs substrates / X. Han,H. Suzuki, J.-H. Lee et al. // Journal of Physics D: Applied Physics. 2011. Vol. 44. № 1.
- Шварц М.З. Модели и методы оценок и прогнозирования радиационной стойкости А3В5 ФП //Доклад НТС АО «НПП “Квант”». 2021.
- Rodriguez E. Solar Cell Efficiency vs. Module Power Output: Simulation of a Solar Cell in a CPV Module // Solar Cells - Research and Application Perspectives. 2013.
- Wafer-bonded GaInP / GaAs / Si solar cells with 30 % efficiency under concentrated sunlight / S. Essig, J. Benick, M. Schachtner et al. / IEEE J. Photovoltaics. 2015. Vol. 5. № 3.
- III-V-on-silicon solar cells reaching 33 % photoconversion efficiency in two-terminal configuration / R. Cariou, J. Benick, F. Feldmann et al. //Nature Energy. 2018. Vol. 3. № 4.
- Казанский А.Г. Тонкоплёночные кремниевые солнечные элементы на гибких подложках //РЭНСИТ. Радиоэлектроника. 2015. Т. 7. № 1.
- Mughal Sh., Sood Y.R., Jarial R.K. A Review on Solar Photovoltaic Technology and Future Trends // International Journal of Scientific Research in Computer Science. Engineering and Information Technology. 2018. Vol. 4. № 1.
- Efficiency improvement of CIGS solar cells by a modified rear contact / W. Li, X. Yan, W.-L. Xu, J. Long et al. / Solar Energy. 2017. Т. 157.
- Казанский А.Г. Тонкоплёночные кремниевые солнечные элементы на гибких подложках // РЭНСИТ. Радиоэлектроника. 2015. Т. 7. № 1.
- High-efficiency thin-film InGaP/InGaAs/Ge tandem solar cells enabled by controlled spalling technology / D. Shahrjerdi, S. W. Bedell, C. Ebert et al. // Applied Physics Letters. 2012. Vol. 100.
- Jahandardoost M., Walkons C., Bansal S. Degradation behavior of CIGS solar Cells: A parametric analysis // Solar Energy. 2023. Т. 260.
- Гибкий модуль солнечной батареи / В.П. Надоров, М.Б. Каган, В.Ф. Иванов и др. // Патент РФ: RU2234166C1. 2004.
- Емельянов В.М., Калюжный Н.А., Минтаиров С.А. Многопереходные солнечные элементы с брэгговскими отражателями на основе структур GaInP/GaInAs/Ge // Физика и техника полупроводников. 2010. Т. 44. Вып. 12.
- Development and production of European III-V multi-junction solar cells / M. Meusel, W. Bensch, T. Bergunde et al. // 22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference. 2007.
- Rodriguez E. Solar Cell Efficiency vs. Module Power Output: Simulation of a Solar Cell in a CPV Module //Solar Cells - Research and Application Perspectives. 2013.
- Шварц М.З. Модели и методы оценок и прогнозирования радиационной стойкости А3В5 ФП // Доклад НТС АО «НПП “Квант”». 2021.
- High-efficiency thin-film InGaP/InGaAs/Ge tandem solar cells enabled by controlled spalling technology / D. Shahrjerdi, S. W. Bedell, C. Ebert et al. //Applied Physics Letters. 2012. Vol. 100.
Дополнительные файлы
