Kosmik kemalar quyosh panellari. Kosmik quyosh elektr stansiyalari qanday ishlaydi? Fotoelementlarning samaradorligiga ta'sir qiluvchi omillar
Ixtiro elektrotexnika, xususan, yorug'lik nurlanishini elektr energiyasiga aylantirish orqali elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun qurilmalarga tegishli. elektr energiyasi, va quyosh batareyalari (SB) bilan kichik o'lchamli kosmik kemalarni yaratish va ishlab chiqarishda foydalanish mumkin. Ixtironing texnik natijasi: quyosh panellarining termal zarbalarga, mexanik va termomexanik yuklarning ta'siriga chidamliligini oshirish, dizaynning ishlab chiqarish qobiliyatini oshirish, kosmik kemalarning quyosh panellarining faol ishlash muddatini oshirish, funksionallik ishlashning harorat diapazonini kengaytirish va SB dizaynini optimallashtirish, kommutatsiya tizimini soddalashtirish, bu esa manyovr diodlari va SBlarning ulanish kuchini oshirish, kosmik kemalarning SBlarini ishlab chiqarish texnologiyasini optimallashtirish orqali ishlab chiqarish jarayonining takrorlanishini oshirish orqali erishiladi. shunt diodlari va SB SB lar, shuningdek, ko'p qatlamli qilingan SC va shunt diodlarini bog'laydigan kommutatsiya avtobuslari. Kichik kosmik kemalar uchun quyosh batareyasi quyidagilarni o'z ichiga oladi: ularga yopishtirilgan quyosh batareyalari (SC) bo'lgan modulli panellar, shunt diodi; shunt diodining old va teskari tomonlarini quyosh xujayrasi bilan bog'laydigan kommutatsiya shinalari, shunt diodi esa quyosh batareyasining burchagidagi kesmaga o'rnatiladi, kommutatsiya shinalari esa molibden plyonkasidan iborat ko'p qatlamli bo'lib, har ikki tomondan amalga oshiriladi. shundan vanadiy yoki titan qatlami, nikel qatlami va kumush qatlami. 2 n. va 5 ish haqi f-ly, 4 kasal, 3 stol.
RF patenti uchun chizmalar 2525633
Texnologiya sohasi
Ixtiro elektrotexnika, xususan, yorug'lik nurlanishini elektr energiyasiga aylantirish orqali elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun qurilmalarga tegishli bo'lib, quyosh batareyalari (SB) bilan kichik o'lchamli kosmik kemalarni yaratish va ishlab chiqarishda foydalanish mumkin.
Zamonaviy
SBga quyidagi talablar qo'yiladi: minimal massa bilan maksimal energiya samaradorligi, saqlash paytida elektr va mexanik xususiyatlarni saqlash, Yerda tashish va dizayn orbitasiga chiqish, minimal degradatsiya bilan orbitada uzoq faol ishlash (SAS) quvvatni yo'qotishda. Zamonaviy xavfsizlik tizimlarida SAS 15 yilga etadi va uni 20 yilgacha oshirish talablari qo'yiladi.
Orbitadagi buzilishning asosiy sabablari faol elementlarning tuzilishidagi buzilishlar, ya'ni fotokonvertorlar (ShK) va radiatsiya ta'sirida diodlar, shuningdek, harorat o'zgarishi va termal davrlarning ta'siridan kelib chiqadigan buzilishlardir. Turli orbitalarda harorat o'zgarishining turli diapazonlari va termal davrlarning chastotasi mavjud. Geostatsionar orbitadagi ish sharoitlari uchun yuqori harorat qiymati +100 ° C, pastki qiymat 170 ° C, termal davrlar soni 2000. Past orbitalarda harorat o'zgarishi diapazoni kichikroq, yuqori qiymat + . 100 ° C, pastroq qiymat 100 ° C, lekin termal davrlar soni Orbitadagi faol mavjudlik davomiyligi bir necha o'n minglab.
Ma'lumki, quyosh sistemasi alohida generatorlardan, jumladan, quyosh batareyalari zanjirlaridan (SE) iborat bo'lib, generatorlar peshtaxtasi ichida (Q. N. S. Rauschenbax. Fotovoltaik energiyani konversiyalash tamoyillari va texnologiyasi. 1980 y.) -quyosh elementlari bilan parallel ravishda shunt diodlarini o'rnatish. SB ning ishonchli ishlashini ta'minlash uchun diodlardan tashqari, blokirovka qiluvchi diodlar bilan ta'minlangan diodli himoya qo'llaniladi.
So'nggi yillarda kremniy quyosh xujayralari samaraliroq quyosh batareyalari bilan almashtirildi, shu jumladan germaniy substratida o'stiriladigan AzB5 birikmalari asosidagi bir necha kaskadli hetero-birikmalar (qarang: P. R. Sharps, M. A. Stan, D. J. Aiken, B. Klevenger, J. S. Xill. va N. S. Fatemi, monolitik bypass diodlari bilan yuqori samarali, ko'p ulanishli hujayralar, NASA/CP.2005-213431). Har bir bunday SC bir xil tekislikda SC bilan joylashgan diod bilan himoyalangan va diod SC bilan bir xil qalinlikka ega. Odatda, SC larda uchburchak shaklidagi diod joylashtirilgan burchak kesiklari mavjud (qarang. AQSh ixtirolar uchun patentlar US 6353176, US 6034322 va AQSh 2008/0000523 ixtiroga ariza).
Uglerod tolali chuqurchalar panelida joylashgan kosmik kemalar uchun quyosh batareyasi oldingi texnikadan ma'lum. Ko'plab chuqurchalar panelining yuk ko'taruvchi qismi ikki qatlamli uglerod tolasidan iborat bo'lib, ular orasida alyuminiy folgadan tayyorlangan chuqurchalar to'ldiruvchisi mavjud. Quyosh batareyasini o'rnatish uchun mo'ljallangan uglerod tolasi yuzasiga elektr izolyatsion plyonka yopishtirilgan. Quyosh batareyasining energiya ishlab chiqaruvchi qismi (modullar) termomexanik kompensatorlar bilan almashtirish elementlari yordamida bir-biriga ketma-ket yoki ketma-ket parallel ulangan quyosh batareyalaridan iborat. Har bir quyosh xujayrasining old yuzasiga shisha plastinka yopishtirilgan (qarang: GLOBASTAR. Tijorat jihatlari va miqdoriy ishlab chiqarishni hisobga olgan holda Yerning past orbitasida qo'llanilishi uchun quyosh generatorining dizayni va tartibi. D-81663 Myunxen Germaniya).
Kosmik kemalar uchun ma'lum bo'lgan quyosh batareyasining kamchiliklari orasida konstruktsiyaning past ishlab chiqarilishi, shunt diodlari va quyosh batareyalarining lehimli va payvandlangan ulanishlarining past quvvati tufayli ish haroratining kichik diapazoni kiradi. SB ni ishlab chiqarish va muntazam texnik xizmat ko'rsatish jarayonida old yuzasidan chiqib turadigan elementlararo kommutatsiyaning shikastlanish ehtimoli yuqori, shuningdek termomexanik kompensatorlarni joylashtirish zarurati tufayli elementlararo kommutatsiyani ishlab chiqarishning texnologik murakkabligi. tor elementlar orasidagi bo'shliqlar, SB ning issiqlik va mexanik yuklarga nisbatan past qarshiligiga olib keladi.
Texnik mohiyatiga ko'ra eng yaqin bo'lgan va erishilgan samaraga ega bo'lgan texnik yechim (prototip) kommutatsiya avtobuslari yordamida ketma-ket yoki parallel ravishda ulangan quyosh batareyalaridan iborat modullari bo'lgan panellarni o'z ichiga olgan kosmik kemaning quyosh batareyasi hisoblanadi. termomexanik kompensatorlar bilan jihozlangan va har bir quyosh batareyasining old yuzasi himoya shisha plastinkaga yopishtirilgan bo'lib, u qo'shimcha ravishda ramkaning tekis yoki kavisli yuzasiga yopishtirilgan ma'lum shakl va o'lchamdagi elastik elementlar bilan jihozlangan, bu erda ichki hajmi elastik elementlar konveks meniskni hosil qilish uchun plomba bilan to'ldiriladi va quyosh xujayralari elastik elementlarga bosiladi va harakatsiz o'rnatiladi va termomexanik kompensatorlar va shunt diodlari bo'lgan kommutatsiya shinalari joylarda quyosh batareyasining orqa kontaktlariga payvandlanadi yoki lehimlanadi. plombasiz va termomexanik kompensatorlar quyosh batareyasining orqa tomoni va ramkaning yuk ko'taruvchi yuzasi o'rtasida plomba bo'lmagan zonalarda joylashgan (1-rasmga qarang). Patent Rossiya Federatsiyasi ixtiro uchun RU 2250536).
Ma'lum bo'lgan kosmik kema quyosh batareyasining kamchiliklari orasida dizaynning past ishlab chiqarilishi, shunt diodlari va quyosh batareyalarining lehimli va payvandlangan ulanishlarining past mustahkamligi tufayli kichik ish harorati oralig'i va quyosh batareyalarining mexanik va termomexanik yuklarga zaif qarshiligi kiradi. Qalinligi 50 mikron bo'lgan va ko'p qatlamli maxsus qoplamaga ega bo'lgan molibden shinasi juda qattiq. Kommutatsiya shinalari payvandlash yo'li bilan ulanganda, shunt diodlarining elektr xususiyatlari yomonlashadi va ba'zi hollarda qattiq shina tufayli payvandlash nuqtasi kremniy bilan birga yirtilib ketadi, bu termal aylanishdan keyin foydalanish mumkin bo'lgan kristallarning past rentabelligiga olib keladi. testlar. Yuqori haroratlarda quyosh xujayrasi degradatsiyasi lehim va payvandlashdan keyin sodir bo'ladi, bu kontaktlarning quyosh batareyasidan ajralishiga va natijada quyosh batareyasining ish holatidan chiqishiga olib keladi.
Ilgari texnika kosmik kemalarning SK larini manyovr diodli ishlab chiqarish usulini biladi, shu jumladan fotovoltaik yarimo'tkazgichli substrat asosida SC ishlab chiqarish, SC ning old tomonida manyovr diodlarni shakllantirish, kosmik diodlarni va kosmik kemalarning SClarini ulash, SC yordamida ulash. avtobuslarni almashtirish (ixtiro uchun AQSh patentiga qarang: US6635507).
Ma'lum bo'lgan ushbu usulning kamchiliklari ishchi va ishlamaydigan tomonlarda metallizatsiyaning peeling (yopishishni yo'qotish) ehtimoli yuqori bo'lganligi sababli ishlab chiqarish jarayonining past takrorlanishini o'z ichiga oladi. Bunga qo'shimcha ravishda, kommutatsiya avtobuslarini payvandlash yo'li bilan ulashda, strukturaning qatlamlari kommutatsiya shinasi tomonidan qisqa tutashuvga uchragan bo'lishi mumkin va payvandlash nuqtasi substrat tuzilishi bilan birga yirtilib ketishi mumkin, bu esa oqibatlarga olib keladi. termal tsikl sinovlaridan so'ng foydalanish mumkin bo'lgan kristallarning past rentabelligi.
Texnik mohiyatiga ko'ra eng yaqin bo'lgan va erishilgan samaraga ega bo'lgan texnik yechim (prototip) kosmik kemaning quyosh batareyalarini integratsiyalashgan shunt diodli, shu jumladan, fotovoltaik yarimo'tkazgichli substrat asosida diskret manyovrli diodlarni joylashtirish uchun chuqurchaga ega quyosh batareyalarini ishlab chiqarish, diskret ishlab chiqarish usulidir. yarimo'tkazgichli substratga asoslangan manyovr diodlar, chuqurchaga diskret shunt diodlarni o'rnatish, kommutatsiya avtobuslari yordamida quyosh batareyalarini shunt diodlari bilan aloqa qilish (qarang. AQSh 5616185 ixtiro uchun patent).
Ma'lum ishlab chiqarish usulining kamchiliklari ishlamaydigan tomonning metallizatsiyasini shakllantirish jarayonida metallizatsiyaning peeling (yopishishni yo'qotish) ehtimoli yuqori bo'lganligi sababli ishlab chiqarish jarayonining past takrorlanishini o'z ichiga oladi. Bundan tashqari, kristalllarni kesishda kremniy monokristalli substratlarda yoriqlar paydo bo'ladi va kommutatsiya avtobuslarini payvandlash yo'li bilan ulashda payvandlash nuqtasi kremniy bilan birga yirtilib ketadi, buning natijasida termal ishlov berishdan keyin foydalanish mumkin bo'lgan kristallarning past chiqishiga olib keladi. velosiped sinovlari (termal zarbalar).
Ixtironing oshkor etilishi
Da'vo qilingan ixtironing texnik natijasi:
Quyosh panellarining termal zarbalarga, mexanik va termomexanik yuklarning ta'siriga chidamliligini oshirish, dizaynning ishlab chiqarish qobiliyatini oshirish, kosmik kema quyosh panellarining faol ishlash muddatini oshirish, ishlashning harorat oralig'ini kengaytirish va quyosh batareyasining dizaynini optimallashtirish orqali funksionallikni oshirish. panellar,
Shunt diodlari va quyosh batareyalarining ulanish kuchini oshirish orqali erishiladigan kommutatsiya tizimini soddalashtirish;
Shunt diodlari va quyosh panellarini ishlab chiqarish texnologiyasini optimallashtirish, shuningdek, ko'p qatlamli qilingan quyosh batareyalari va shunt diodlarini bog'laydigan avtobuslarni almashtirish orqali kosmik kemalar uchun quyosh panellarini ishlab chiqarish jarayonining takrorlanishini oshirish.
Da'vo qilingan ixtironing texnik natijasiga kichik kosmik kemaning quyosh batareyasi quyidagilardan iborat bo'lishi bilan erishiladi:
Bypass diodi;
bu holda, kommutatsiya avtobuslari molibden folgadan iborat ko'p qatlamli ishlab chiqariladi, ularning har ikki tomonida navbati bilan vanadiy yoki titan qatlami, nikel qatlami va kumush qatlami qo'llaniladi.
Afzal tartibga solishda molibden folga qalinligi 8-12 mikron, vanadiy yoki titanium va nikel qatlamlarining umumiy qalinligi 0,1-0,3 mikron, kumush qatlamining qalinligi 2,7-6 mikron.
Kichik kosmik kemalar uchun quyosh batareyasini ishlab chiqarish usuli quyidagilarni o'z ichiga oladi:
Kommutatsiya yordamida quyosh batareyalarini shunt diodlari bilan ulash
bu holda, kommutatsiya avtobuslari ko'p qatlamli molibden folgasidan tayyorlanadi, ularning har ikki tomonida navbati bilan vanadiy yoki titan qatlami, nikel qatlami va kumush qatlami qo'llaniladi.
Afzal tartibga solishda, vanadiy yoki titan qatlami, nikel qatlami va kumush qatlami oldindan ion bilan 110-130 ° S molibden folga haroratida vakuum magnetron bilan püskürtülmesi bilan tayyorlangan molibden folga har ikki tomondan ketma-ket qo'llaniladi. bombardimon, va vanadiy yoki titan, nikel va kumush shakllangan qatlamlari bilan molibden folga vakuumda 300-350 ° S haroratda tavlanadi.
Chizmalarning qisqacha tavsifi
Da'vo qilingan ixtironing xususiyatlari va mohiyati quyidagi batafsil tavsifda tushuntiriladi, chizmalar bilan tasvirlangan, ular quyidagilarni ko'rsatadi.
1-rasmda kommutatsiya shinalari yordamida yon tomonga o'rnatilgan shunt diodli quyosh batareyasi ko'rsatilgan.
2-rasmda kommutatsiyaning qatlam-qatlam tuzilishi sxematik ko'rsatilgan
3-rasmda SB kosmik kemasini ishlab chiqarish usuli algoritmi ko'rsatilgan.
4-rasmda molibden folga turli haroratlarda hosil bo'lgan kommutatsiya shinalarining metall qatlamlaridagi eksperimental o'lchangan deformatsiyalardan hisoblangan ichki mexanik kuchlanish qiymatlari ko'rsatilgan.
4-rasmda qavs ichidagi grafiklar cho'kma paytida molibden folga optimal ish harorati oralig'ini ko'rsatadi. 1-rasmda quyidagilar ko'rsatilgan:
1 - shuntli diod;
2 - shunt diodining (1) old tomonini quyosh batareyasi (4) bilan bog'laydigan kommutatsiya avtobusi;
3 - shunt diodining (1) teskari tomonini quyosh batareyasi (4) bilan bog'laydigan kommutatsiya avtobusi;
4 - quyosh batareyasi (SC);
2-rasmda quyidagilar ko'rsatilgan:
5 - tayyorlangan molibden folga;
6 - vanadiy yoki titan qatlami;
7 - nikel qatlami;
8 - kumush qatlami.
Ixtironi amalga oshirish va amalga oshirish misoli
Da'vo qilingan usul guruh ishlab chiqarish texnologiyasini amalga oshirishda ishlatilgan quyosh panellari kosmik kemasi va quyidagi texnologik operatsiyalar ketma-ketligidan iborat (3-rasmga qarang): fotovoltaik yarimo'tkazgichli substrat asosida quyosh batareyalarini ishlab chiqarish, fotovoltaik yarim o'tkazgich substrati asosida manyovrli diodlarni ishlab chiqarish, kommutatsiya avtobuslarini ishlab chiqarish, jumladan molibden folga tayyorlash va tayyorlangan molibden folgani vakuumli magnetron bilan ikki tomondan vanadiy, nikel va kumush qatlamlari bilan 110-130 ° S molibden folga haroratida oldindan ion bombardimon qilish bilan metalllash, so'ngra hosil bo'lgan qatlamlar bilan molibden folga. vanadiy yoki titan, nikel va kumush 300-350 ° C haroratda vakuumda tavlanadi, shnurli diodlarga payvandlangan kommutatsiya avtobuslari, termal aylanish va termal zarba uchun manyovr diodlarni sinab ko'rish, kommutatsiya avtobuslari yordamida quyosh batareyalarini manyovr diodlarga ulash; va kosmik kemaning quyosh massivining chiqish monitoringini amalga oshirish.
Molibden folga qalinligi termal zarba sinovidan so'ng shunt diyotining old va orqa tomonlariga payvandlangan kommutatsiya shinasining eng katta tortib olish kuchiga qarab tanlangan.
Payvandlangan kommutatsiya avtobusini shunt diodidan ajratish kuchi quyidagicha aniqlandi: molibden folga bir necha bosqichda tayyorlandi, shundan so'ng molibden folga quyidagi qalinliklarga yupqalashtirildi: 6±0,1 mkm, 7,5±0,1 mkm, 10± 0,1 mkm, 13±0,1 mkm. Keyin tayyorlangan molibden folga ustiga vanadiy, nikel va kumush qatlamlari vakuumli magnetron yordamida har ikki tomondan molibden folga harorati 110-130 ° S bo'lgan va oldindan ion bombardimon qilingan.
Shundan so'ng, vanadiy yoki titanium, nikel va kumushning hosil bo'lgan qatlamlari bo'lgan molibden folga vakuumda 300-350 ° C haroratda tavlandi va kommutatsiya shinalari molibden folga kesildi. Shundan so'ng, kommutatsiya shinalari diodlarning old va teskari tomonlariga nazorat payvandlash ishlari olib borildi va kommutatsiya shinalari manyovr diodlardan ajratish kuchini nazorat qilish amalga oshirildi (1-jadvalga qarang).
Keyin ixtisoslashtirilgan uskunalarda -180 ° C (suyuq azot bug'i) dan 120 ° C gacha bo'lgan haroratda 450 ta termal zarbani o'tkazishdan iborat bo'lgan manevr diodlariga payvandlangan kommutatsiya shinalari bo'yicha termal zarba sinovlari o'tkazildi. Shundan so'ng, o'tkazgichli diodlarning elektr parametrlari o'lchandi, bu oqish oqimlari va teskari kuchlanishning doimiy qiymatlari fonida oldinga kuchlanishning biroz oshishini ko'rsatdi. Keyin kommutatsiya shinalarini shunt diodlaridan ajratish kuchi kuzatildi (2-jadvalga qarang).
Sinovlar natijasida manevr diodlarining elektr xarakteristikalari biroz o'zgargan holda, diodlardan kommutatsiya shinalari qalinligining barcha variantlari uchun yirtish kuchining oshishi aniqlandi. 2-jadvalga asoslanib, molibden folgasining optimal qalinligi 10 ± 0,1 mkm ekanligi aniqlandi, chunki shinani shunt diodidan yirtib tashlash uchun maksimal kuch ta'minlanadi.
Metall yotqizishning texnologik operatsiyasi vaqtida molibden folga harorati hosil bo'lgan strukturadagi minimal stresslar asosida tanlangan (4-rasmga qarang). Ichki kuchlanishlar quyidagicha aniqlandi: V-Ni-Ag metall plyonkalarini fotolitografiya va metallarni plazma-kimyoviy qirqish bilan tayyorlangan molibden folga ustiga magnetron bilan purkash orqali bir konsolli mikronurlar hosil bo'ldi. Olingan bitta konsolli mikronurlarning namunalari Carl Zeiss kompaniyasining Axio Imager optik mikroskopi yordamida 6000x kattalashtirishda tekshirildi. Nur strukturasining o'lchamlari va deformatsiya yo'nalishi o'lchandi. Deformatsiyaning shakli uning uzunligi bo'ylab turli nuqtalarda mikronurlarning sirtdan chetlanishi bilan aniqlandi. Keyinchalik, Stoney formulasidan foydalangan holda matematik ishlov berish yordamida nurlarning kuchlanish qiymatlari hisoblab chiqildi. Nurning egriligi bir konsolli mikronurning dastagining og'ishini o'lchash yo'li bilan topildi. Ko'rsatilgan rejimlar texnologik jarayonning takrorlanuvchanligini hisobga olgan holda tanlangan, bu kommutatsiya shinalarini payvandlash orqali ulashda payvandlash nuqtasi tortib olinmasa ta'minlanadi (3-jadvalga qarang).
Taklif etilgan dizayn va ishlab chiqarish usuliga ko'ra, kichik o'lchamli kosmik kemalar uchun SB lar, shu jumladan teskari kuchlanishi 100 V va to'g'ridan-to'g'ri 2 A bo'lgan to'g'ridan-to'g'ri uchburchak shaklidagi shuntli diodlar va A 3 V 5 ulanishlar asosidagi kaskadli fotokonvertorlar uchun ishlab chiqarilgan.
Da'vo qilingan texnik echimdan foydalanishdan oldin, shunt diodlari va quyosh batareyalari uchun payvandlangan kumush kommutatsiya avtobuslari ishlatilgan. Diyotlarni sinovdan o'tkazish termal zarbalarga nisbatan past qarshilik ko'rsatdi (tuzilish -180 ° C dan + 100 ° C gacha bo'lgan 10-15 termal zarbadan so'ng vayron qilingan) va termal aylanish bosqichida elektr xususiyatlariga ko'ra mos keladigan diodlarning ulushi yo'q edi. montajdan keyin mos keladigan diodlarning 70% dan ortig'i, qolgan 30% esa payvandlash zonasida strukturaning buzilishi sodir bo'lgan (ko'tarilgan va ta'sirlanganda asosiy materiallarning qatlamlararo yo'q qilinishi) past haroratlar) payvandlangan birikmaning mustahkamligini nazorat qilishda. Metalllanishning kristalldan ajratish kuchi 50-100 g / mm 2 ni tashkil etdi va bu texnik yechimdan foydalangandan so'ng u 150 g / mm 2 dan oshdi, buning natijasida termal aylanish bosqichida foydalanish mumkin bo'lgan diodlarning rentabelligi ulushi. 85% gacha ko'tarildi.
TALAB
1. Kichik kosmik kemalar uchun quyosh batareyasi quyidagilarni o'z ichiga oladi:
Quyosh batareyalari (SC) bilan yopishtirilgan modulli panellar,
Bypass diodi;
Shunt diodlarining old va orqa tomonlariga payvandlangan kommutatsiya panjaralari va shunt diodining old va orqa tomonlarini quyosh batareyasiga ulashda, shunt diodi quyosh batareyasining burchagidagi kesmaga o'rnatilganda,
bilan xarakterlanadi
Kommutatsiya avtobuslari molibden folgadan iborat ko'p qatlamli ishlab chiqariladi, ularning har ikki tomonida navbati bilan vanadiy yoki titan qatlami, nikel qatlami va kumush qatlami qo'llaniladi.
2. 1-bandga muvofiq quyosh batareyasi, molibden folga qalinligi 8-12 mikron bo'lishi bilan tavsiflanadi.
3. 2-bandga muvofiq quyosh batareyasi, vanadiy yoki titan va nikel qatlamlarining umumiy qalinligi 0,1-0,3 mikron bo'lishi bilan tavsiflanadi.
4. 3-bandga muvofiq quyosh batareyasi, kumush qatlamining qalinligi 2,7-6 mikron bo'lishi bilan tavsiflanadi.
5. Kichik o'lchamli kosmik kemalar uchun quyosh batareyasini ishlab chiqarish usuli, jumladan:
Fotovoltaik yarimo'tkazgichli substrat asosida diodlar uchun burchakda kesilgan quyosh batareyalarini (SC) ishlab chiqarish,
Fotovoltaik yarimo'tkazgichli substrat asosida manyovr diodlar ishlab chiqarish,
Kommutator avtobuslarini ishlab chiqarish,
Shuntli diodlarning old va orqa tomonlariga kommutatsiya shinalari payvandlash,
Quyosh xujayrasining burchagidagi kesmada shunt diodlarini o'rnatish,
Kommutatsiya avtobuslari yordamida quyosh batareyalarini shunt diodlari bilan ulash,
bilan xarakterlanadi
kommutatsiya avtobuslari ko'p qatlamli molibden folgadan yasalgan bo'lib, ularning har ikki tomonida navbati bilan vanadiy yoki titan qatlami, nikel qatlami va kumush qatlami qo'llaniladi.
6. 5-bandga muvofiq usul bo'lib, uning xususiyati vanadiy yoki titan qatlami, nikel qatlami va kumush qatlami molibden folga haroratida 110 ° C vakuumli magnetron yordamida tayyorlangan molibden folga ikki tomondan ketma-ket surtiladi. Dastlabki ion bombardimoni bilan -130 ° C.
7. 6-bandga muvofiq usul, vanadiy yoki titan, nikel va kumushdan tashkil topgan qatlamlari bo'lgan molibden folga vakuumda 300-350 ° S haroratda tavlanishi bilan tavsiflanadi.
2016 yilda (IPPTning asosiy bo'limi) kosmik kemalar uchun ultra engil kompozit to'rli quyosh paneli ishlab chiqilgan. SPbPU IPPT kontseptsiyasi doirasida ishlab chiqilgan engil qo'llab-quvvatlovchi tuzilma uch qavatli panellarni chuqurchalar yadrosi bilan almashtirish uchun mo'ljallangan. Mahsulot IPPT hamkori - Baltico kompaniyasi (Germaniya) korxonasida ishlab chiqarilgan.
Rivojlanish sanoat ko'rgazmalarida, jumladan, forumda bir necha bor namoyish etildi, bu erda, xususan, Rossiya sanoat va savdo vazirining birinchi o'rinbosari G.S. Nikitin va boshqa davlat amaldorlari, qator yetakchi sanoat korxonalari rahbarlari.
Innoprom-2016. IPPT SPbPU ilmiy direktori, SPbPU muhandislik markazi rahbari A.I. Borovkov (o'ngda) IPPT SPbPU va Baltico GmbH tomonidan ishlab chiqilgan kosmik quyosh panellari uchun kompozit panelni Rossiya sanoat va savdo vazirining birinchi o'rinbosari G.S. Nikitin (markazda) va Rossiya Sanoat va savdo vazirligining dastgohlar va investitsiya muhandisligi departamenti direktori M.I. Ivanov
Kompozit panel, shuningdek, sanoat va savdo vaziri D.V. 2016-yil 7-noyabr kuni Buyuk Pyotr Sankt-Peterburg politexnika universitetiga tashrif buyurgan Manturov.
A.I. Borovkov Sanoat va savdo vazirligi boshlig'i D.V. Manturov IPPTda ishlab chiqilganlar haqida
ultra engil kompozit quyosh paneli
Material: kompozit - uglerod tolasi / epoksi matritsa
Texnologiya: Raqamli qo'shimchalar ishlab chiqarish. Uzluksiz tolalarni romga robot yordamida joylashtirish.
Ishlab chiqarish tsikli: 15 daqiqa
Ommaviy ishlab chiqarish narxi: 6000 rub./kv dan. m.
|
Xususiyatlari |
Talablar |
erishildi |
|
1400x1400x22 mm |
1400x1400x22 mm |
|
|
Ortiqcha vazn yo'q |
||
|
O'rnatish sxemasi |
Perimetr bo'ylab |
|
|
Yuk ostida maksimal sayohat |
Texnologiyaning afzalliklari:
- mustahkamlovchi tolalar bo'ylab bir tomonlama kompozit materialning xususiyatlari maksimal darajada qo'llaniladi;
- to'g'ridan-to'g'ri jarayon, asosiy materiallardan foydalanish (roving va bog'lovchi);
- bilan mos keladi metall konstruktsiyalar;
- kam material iste'moli va tuzilmalarning narxi;
- chiqindisiz ishlab chiqarish;
- murakkab geometrik shakllarni ishlab chiqarish qobiliyati, modullilik;
- yuk ko'taruvchi konstruktsiyalarning og'irligini 20-30 barobarga kamaytirish;
- to'liq avtomatlashtirilgan texnologiya;
- ishlab chiqarish aniqligi 0,1-1,0 mm;
- mahalliy materiallardan foydalanish.
- Ajoyib elektr stantsiyalari
Hech kimga sir emaski, yanada samarali, ekologik toza va arzon energiya uchun doimiy kurashga muvofiq, insoniyat qimmatbaho energiyaning muqobil manbalariga tobora ko'proq murojaat qilmoqda. Ko'pgina mamlakatlarda aholining katta qismi o'z uylarini elektr energiyasi bilan ta'minlash uchun quyosh modullaridan foydalanish zarurligini aniqladilar.
Ulardan ba'zilari moddiy resurslarni tejash bo'yicha qiyin hisob-kitoblar tufayli shunday xulosaga kelishgan, ba'zilari esa bunday mas'uliyatli qadamni qo'yishga majbur bo'lgan holatlar, ulardan biriga erishish qiyin. geografik joylashuv, ishonchli aloqa etishmasligiga olib keladi. Ammo quyosh panellari nafaqat borish qiyin bo'lgan joylarda kerak. Erning chetidan ancha uzoqroq chegaralar bor - bu kosmos. Kosmosdagi quyosh batareyasi kerakli miqdordagi elektr energiyasini ishlab chiqarishning yagona manbai hisoblanadi.
Kosmik quyosh energiyasi asoslari
Kosmosda quyosh panellaridan foydalanish g'oyasi birinchi marta yarim asrdan ko'proq vaqt oldin, sun'iy sun'iy sun'iy yo'ldoshlarning birinchi uchirilishi paytida paydo bo'lgan. O'sha paytda SSSRda fizika, ayniqsa, elektr energiyasi bo'yicha professor va mutaxassis Nikolay Stepanovich Lidorenko kosmik kemalarda cheksiz energiya manbalaridan foydalanish zarurligini asoslab berdi. Bunday energiya faqat quyosh modullari yordamida ishlab chiqarilgan quyosh energiyasi bo'lishi mumkin edi.
Hozirda barcha kosmik stansiyalar faqat quyosh energiyasidan ishlaydi.
Kosmosning o'zi bu masalada katta yordamchidir, chunki quyosh modullarida fotosintez jarayoni uchun zarur bo'lgan quyosh nurlari kosmosda juda ko'p va ularning iste'moliga hech qanday xalaqit bermaydi.
Erning past orbitasida quyosh panellaridan foydalanishning kamchiliklari fotografik plitani yaratish uchun ishlatiladigan materialga radiatsiya ta'siri bo'lishi mumkin. Ushbu salbiy ta'sir tufayli quyosh xujayralarining tuzilishi o'zgaradi, bu esa elektr ishlab chiqarishning pasayishiga olib keladi.
Ajoyib elektr stantsiyalari
IN ilmiy laboratoriyalar Hozirda butun yer yuzida xuddi shunday vazifa turibdi - quyoshdan bepul elektr energiyasini izlash. Faqat shaxsiy uy yoki shahar miqyosida emas, balki butun sayyora miqyosida. Ushbu ishning mohiyati katta hajmli va shunga mos ravishda energiya ishlab chiqarishda quyosh modullarini yaratishdir.
Bunday modullarning maydoni juda katta va ularni er yuzasiga joylashtirish juda ko'p qiyinchiliklarga olib keladi, masalan:
- yorug'lik qabul qiluvchilarni o'rnatish uchun katta va bo'sh joylar,
- ob-havo sharoitlarining modullarning samaradorligiga ta'siri,
- quyosh panellarini saqlash va tozalash xarajatlari.
Bu barcha salbiy tomonlar bunday monumental inshootni erga o'rnatishni istisno qiladi. Ammo chiqish yo'li bor. U Yerning past orbitasiga ulkan quyosh modullarini o'rnatishdan iborat. Bunday g‘oya hayotga tatbiq etilsa, insoniyat doimo quyosh nuri ta’sirida bo‘ladigan, hech qachon qor tozalashni talab qilmaydigan, eng muhimi yerda foydali joyni egallamaydigan quyosh energiyasi manbasini oladi.
Albatta, kim birinchi bo'lib kosmos uchun quyosh panellarini o'rnatsa, kelajakda global energetika sohasida o'z shartlarini belgilaydi. Hech kimga sir emaski, yer yuzidagi foydali qazilmalar zahiralari cheksiz emas, aksincha, har kuni insoniyat tez orada muqobil manbalarga majburan o‘tishga majbur bo‘lishini eslatib turadi. Shuning uchun Yer orbitasida kosmik quyosh modullarini ishlab chiqish energetiklar va kelajak elektr stansiyalarini loyihalash bo'yicha mutaxassislarning ustuvor vazifalari ro'yxatiga kiritilgan.
Quyosh modullarini yer orbitasiga joylashtirish muammolari
Bunday elektr stantsiyalarini yaratishning qiyinchiliklari nafaqat quyosh modullarini o'rnatish, etkazib berish va past Yer orbitasiga joylashtirishda. Eng katta muammolar quyosh modullari tomonidan ishlab chiqarilgan elektr tokining iste'molchiga, ya'ni erga uzatilishiga sabab bo'ladi. Albatta, siz simlarni cho'zishingiz mumkin emas va ularni konteynerda tashishingiz mumkin emas. Moddiy materiallarsiz masofalarga energiyani uzatish uchun deyarli haqiqiy bo'lmagan texnologiyalar mavjud. Ammo bunday texnologiyalar ilmiy dunyoda ko'plab bahsli farazlarni keltirib chiqaradi.
Birinchidan, bunday kuchli nurlanish signalni qabul qilishning keng maydoniga salbiy ta'sir qiladi, ya'ni sayyoramizning muhim qismi nurlanadi. Vaqt o'tishi bilan bunday kosmik stantsiyalar ko'p bo'lsa-chi? Bu sayyoramizning butun yuzasining nurlanishiga olib kelishi mumkin, bu esa oldindan aytib bo'lmaydigan oqibatlarga olib kelishi mumkin.
Ikkinchidan salbiy nuqta energiya elektr stantsiyasidan qabul qiluvchiga uzatiladigan joylarda atmosferaning yuqori qatlamlari va ozon qatlamining qisman yo'q qilinishi bo'lishi mumkin. Hatto bola ham bunday oqibatlarni tasavvur qilishi mumkin.
Har bir narsaga qo'shimcha ravishda, ko'plab nuanslar mavjud har xil tabiatga ega, salbiy tomonlarini oshirish va bunday qurilmalarni ishga tushirishni kechiktirish. Bunday favqulodda vaziyatlar juda ko'p bo'lishi mumkin, kutilmagan buzilish yoki kosmik jism bilan to'qnashuvda panellarni ta'mirlash qiyinligidan tortib, xizmat muddati tugagandan so'ng bunday g'ayrioddiy tuzilmani qanday yo'q qilish haqidagi oddiy muammoga qadar.
Barcha salbiy jihatlarga qaramay, insoniyat, ular aytganidek, boradigan joyi yo'q. Quyosh energiyasi, bugungi kunda, nazariy jihatdan, odamlarning elektr energiyasiga bo'lgan o'sib borayotgan ehtiyojlarini qoplaydigan yagona energiya manbai hisoblanadi. Yer yuzida hozirda mavjud energiya manbalarining hech biri o'zining kelajak istiqbollarini ushbu noyob hodisa bilan solishtira olmaydi.
Taxminiy amalga oshirish muddati
Quyosh kosmik elektr stantsiyasi uzoq vaqtdan beri nazariy savol bo'lib qolmadi. Elektr stantsiyasining yer orbitasiga birinchi chiqishi allaqachon 2040 yilga mo'ljallangan. Albatta, bu faqat sinov modeli bo'lib, kelajakda qurilishi rejalashtirilgan global tuzilmalardan uzoqdir. Bunday ishga tushirishning mohiyati, bunday elektr stantsiyasining ish sharoitida qanday ishlashini amalda ko'rishdir. Bunday qiyin missiyani o'z zimmasiga olgan davlat Yaponiyadir. Batareyalarning taxminiy maydoni, nazariy jihatdan, taxminan to'rt kvadrat kilometr bo'lishi kerak. 
Agar tajribalar quyosh elektr stantsiyasi kabi hodisa mavjudligini ko'rsatsa, quyosh energiyasining asosiy oqimi bunday ixtirolarni rivojlantirish uchun aniq yo'lga ega bo'ladi. Agar iqtisodiy jihat, hamma narsani to'xtata olmaydi dastlabki bosqich. Gap shundaki, nazariy hisob-kitoblarga ko‘ra, to‘laqonli quyosh elektr stansiyasini orbitaga chiqarish uchun ikki yuzdan ortiq yuk tashuvchi raketalarni uchirish zarur. Ma'lumot uchun, mavjud statistik ma'lumotlarga asoslanib, og'ir yuk mashinasining bir marta ishga tushirilishi taxminan 0,5-1 milliard dollarni tashkil qiladi. Arifmetika oddiy va natijalar ishonarli emas.
Olingan miqdor juda katta va u faqat demontaj qilingan elementlarni orbitaga etkazish uchun ishlatiladi, ammo baribir butun qurilish majmuasini yig'ish kerak.
Aytilganlarning barchasini umumlashtirish uchun shuni ta'kidlash mumkinki, kosmik quyosh elektr stansiyasini yaratish vaqt masalasidir, ammo bunday tuzilmani amalga oshirishdan butun iqtisodiy yukni ko'tara oladigan buyuk kuchlargina qurishi mumkin. jarayonning.
Ushbu yarimo'tkazgichli qurilmalar quyosh energiyasini doimiy energiyaga aylantiradi. elektr toki. Oddiy qilib aytganda, bular biz "quyosh panellari" deb ataydigan qurilmaning asosiy elementlari. Bunday batareyalar yordamida ular kosmik orbitalarda ishlaydi. sun'iy yo'ldoshlar Yer. Bunday batareyalar bu erda Krasnodarda - Saturn zavodida ishlab chiqariladi. Keling, u erga ekskursiyaga boraylik.
Krasnodardagi korxona Federal kosmik agentlik tarkibiga kiradi, ammo Saturn Ochakovo kompaniyasiga tegishli bo'lib, u 90-yillarda ushbu ishlab chiqarishni tom ma'noda saqlab qolgan. Ochakovo egalari aksiyalarning nazorat paketini sotib olishdi, u deyarli amerikaliklarga o'tdi.
Bu yerga katta miqdorda sarmoya kiritildi va zamonaviy asbob-uskunalar xarid qilindi va hozirda Saturn Rossiya bozorida kosmik sanoat ehtiyojlari uchun quyosh va qayta zaryadlanuvchi batareyalar ishlab chiqarish bo'yicha ikki yetakchidan biri - fuqarolik va harbiy. Saturn olgan barcha foyda Krasnodarda qoladi va ishlab chiqarish bazasini rivojlantirishga yo'naltiriladi.
Shunday qilib, hammasi shu erda - sayt deb ataladigan joyda boshlanadi. gaz fazasi epitaksisi. Bu xonada gaz reaktori mavjud bo'lib, unda germaniy substratida 3 soat davomida kristalli qatlam o'stiriladi, bu kelajakdagi quyosh batareyasi uchun asos bo'lib xizmat qiladi. Bunday o'rnatish narxi taxminan 3 million evroni tashkil qiladi:
Shundan so'ng, substrat hali ham o'tishi kerak uzoq masofa: fotoselning ikkala tomoniga elektr kontaktlari qo'llaniladi (bundan tashqari, ish tomonida kontakt "taroq naqshiga" ega bo'ladi, uning o'lchamlari maksimal uzatishni ta'minlash uchun ehtiyotkorlik bilan hisoblab chiqilgan. quyosh nuri), substratda aks ettiruvchi qoplama paydo bo'ladi va hokazo. - fotosel quyosh batareyasining asosiga aylanishidan oldin turli xil qurilmalarda jami yigirmadan ortiq texnologik operatsiyalar.
Masalan, fotolitografiya o'rnatish. Bu erda fotosellarda elektr kontaktlarning "naqshlari" hosil bo'ladi. Mashina berilgan dasturga muvofiq barcha operatsiyalarni avtomatik ravishda bajaradi. Bu erda yorug'lik mos keladi, bu fotoelementning fotosensitiv qatlamiga zarar bermaydi - avvalgidek, analog fotografiya davrida biz "qizil" lampalardan foydalanganmiz ^
Shamollatish moslamasining vakuumida elektr kontaktlari va dielektriklar elektron nurlar yordamida yotqiziladi va aks ettirishga qarshi qoplamalar ham qo'llaniladi (ular fotoelement tomonidan ishlab chiqarilgan oqimni 30% ga oshiradi):
Xo'sh, fotosel tayyor va siz quyosh batareyasini yig'ishni boshlashingiz mumkin. Shinalar keyinchalik ularni bir-biriga ulash uchun fotoelement yuzasiga lehimlanadi va a himoya oynasi, ularsiz kosmosda, radiatsiya sharoitida, fotoelement yukga bardosh bera olmaydi. Va shisha qalinligi atigi 0,12 mm bo'lsa-da, bunday fotoselli akkumulyator orbitada uzoq vaqt ishlaydi (yuqori orbitalarda 15 yildan ortiq).
Fotoelementlarning bir-biriga elektr ulanishi faqat qalinligi 0,02 mm bo'lgan kumush kontaktlar (ular barlar deb ataladi) orqali amalga oshiriladi.
Quyosh batareyasi tomonidan ishlab chiqarilgan kerakli tarmoq kuchlanishini olish uchun fotosellar ketma-ket ulanadi. Ketma-ket ulangan fotoelementlarning (fotoelektrik konvertorlar - bu to'g'ri) bo'limi quyidagicha ko'rinadi:
Nihoyat, quyosh paneli yig'iladi. Bu erda batareyaning faqat bir qismi ko'rsatilgan - maket formatidagi panel. Qancha quvvat kerakligiga qarab, sun'iy yo'ldoshda sakkiztagacha bunday panellar bo'lishi mumkin. Zamonaviy aloqa sun'iy yo'ldoshlarida u 10 kVt ga etadi. Panellar sun'iy yo'ldoshga o'rnatiladi, kosmosda ular qanot kabi ochiladi va ularning yordami bilan biz sun'iy yo'ldosh televideniesini tomosha qilamiz, sun'iy yo'ldosh Internetidan, navigatsiya tizimlaridan foydalanamiz (GLONASS sun'iy yo'ldoshlari Krasnodar quyosh panellaridan foydalanadi):
Kosmik kema Quyosh tomonidan yoritilsa, quyosh batareyasi tomonidan ishlab chiqarilgan elektr energiyasi kosmik kemaning tizimlarini quvvatlantiradi va ortiqcha energiya batareyada saqlanadi. Kosmik kema Yer soyasida bo'lganida, qurilma akkumulyatorda saqlanadigan elektr energiyasidan foydalanadi. Nikel-vodorod batareyasi, yuqori energiya intensivligi (60 Vt / kg) va deyarli tugamaydigan resursga ega bo'lib, kosmik kemalarda keng qo'llaniladi. Bunday batareyalarni ishlab chiqarish Saturn zavodi ishining yana bir qismidir.
Ushbu fotosuratda nikel-vodorod batareyasini yig'ish II darajali "Vatanga xizmatlari uchun" ordeni sohibi Anatoliy Dmitrievich Panin tomonidan amalga oshirilgan:
Nikel-vodorod batareyalarini yig'ish maydoni. Batareya tarkibi korpusga joylashtirish uchun tayyorlangan. To'ldirish musbat va manfiy elektrodlar bo'lib, ajratuvchi qog'oz bilan ajratilgan - ularda energiyaning o'zgarishi va to'planishi sodir bo'ladi:
Elektron nurli payvandlash uchun o'rnatish vakuumda, uning yordamida akkumulyator korpusi yupqa metalldan yasalgan:
Batareya korpuslari va qismlari yuqori bosim uchun sinovdan o'tkaziladigan ustaxona maydoni. Batareyada energiya to'planishi vodorod hosil bo'lishi bilan birga bo'lishi va batareya ichidagi bosim oshishi sababli, oqish testi batareyani ishlab chiqarish jarayonining ajralmas qismi hisoblanadi:
Nikel-vodorod batareyasining korpusi kosmosda ishlaydigan butun qurilmaning juda muhim qismidir. Korpus 60 kg s / sm 2 bosim uchun mo'ljallangan, sinov paytida yorilish 148 kg s / sm 2 bosimda sodir bo'lgan:
Kuchli sinovdan o'tgan batareyalar elektrolitlar va vodorod bilan zaryadlanadi, shundan so'ng ular foydalanishga tayyor:
Nikel-vodorod akkumulyatorining tanasi maxsus metall qotishmasidan tayyorlanadi va mexanik jihatdan mustahkam, engil va yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega bo'lishi kerak. Batareyalar hujayralarga o'rnatiladi va bir-biriga tegmaydi:
Zaryadlanuvchi batareyalar va ulardan yig'ilgan batareyalar o'z ishlab chiqarish quvvatlarimizda elektr sinovlaridan o'tkaziladi. Kosmosda endi biror narsani tuzatish yoki almashtirish mumkin bo'lmaydi, shuning uchun har bir mahsulot bu erda sinchkovlik bilan sinovdan o'tkaziladi.
Barcha kosmik texnologiyalar kosmik kemani orbitaga chiqarishda yuklarni taqlid qiluvchi tebranish stendlari yordamida mexanik kuchlanish uchun sinovdan o'tkaziladi.
Umuman olganda, Saturn zavodi eng yoqimli taassurot qoldirdi. Ishlab chiqarish yaxshi yo‘lga qo‘yilgan, sexlar toza va yorug‘, mehnat qilayotgan odamlar malakali, bunday mutaxassislar bilan muloqot qilish makonimizga ma’lum darajada qiziqqan odam uchun zavq va juda qiziq. Men Saturnni ajoyib kayfiyatda tark etdim - bu erda ular bo'sh suhbatlar va qog'ozlarni aralashtirib yubormaydigan, balki haqiqiy, jiddiy ish qiladigan, boshqa mamlakatlardagi shunga o'xshash ishlab chiqaruvchilar bilan muvaffaqiyatli raqobatlashadigan joyni ko'rish har doim yoqimli. Rossiyada bu ko'proq bo'lar edi.
Oltmish yildan ko'proq vaqt oldin, amaliy quyosh energiyasi davri boshlandi. 1954 yilda uchta amerikalik olim dunyoni kremniy asosidagi birinchi quyosh batareyalari bilan tanishtirdi. Bepul elektr energiyasini olish istiqboli juda tez va etakchi bo'ldi ilmiy markazlar butun dunyoda quyosh elektr stansiyalarini yaratish ustida ish boshlandi. Quyosh panellarining birinchi "iste'molchisi" kosmik sanoat edi. Aynan shu erda, boshqa hech qanday joyda bo'lgani kabi, qayta tiklanadigan energiya manbalariga ehtiyoj bor edi, chunki sun'iy yo'ldoshlardagi bort batareyalari o'z resurslarini tezda tugatdi.
Va atigi to'rt yil o'tgach, kosmosdagi quyosh panellari o'zlarining cheksiz vazifasini boshladilar. 1958 yil mart oyida Qo'shma Shtatlar bortida quyosh panellari bo'lgan sun'iy yo'ldoshni uchirdi. Ikki oydan kamroq vaqt o'tgach, 1958 yil 15 mayda Sovet Ittifoqi Sputnik 3 ni bortida quyosh panellari bilan Yer atrofida elliptik orbitaga olib chiqdi.
Kosmosdagi birinchi mahalliy quyosh elektr stantsiyasi
Sputnik 3 ning pastki va burun qismiga kremniy quyosh panellari oʻrnatildi. Ushbu tartibga solish sun'iy yo'ldoshning quyoshga nisbatan orbitadagi holatidan qat'i nazar, deyarli uzluksiz qo'shimcha elektr energiyasini olish imkonini berdi.
Uchinchi sun'iy yo'ldosh. Quyosh paneli aniq ko'rinadi
Bort batareyalari 20 kun ichida xizmat muddatini tugatdi va 1958 yil 3 iyunda sun'iy yo'ldoshga o'rnatilgan asboblarning aksariyati quvvatsizlandi. Biroq Quyosh nurlanishini o‘rganuvchi qurilma, olingan ma’lumotni yerga jo‘natuvchi radiouzatuvchi va radiomayoq o‘z ishini davom ettirdi. Bortdagi akkumulyatorlar tugaganidan so‘ng, bu qurilmalar to‘liq quyosh panellari bilan quvvatlantirildi. Radio mayoq deyarli 1960 yilda sun'iy yo'ldosh Yer atmosferasida yonib ketguncha ishladi.
Mahalliy kosmik fotoenergetikaning rivojlanishi
Dizaynerlar kosmik kemalarni elektr bilan ta'minlash haqida hatto birinchi raketalarni loyihalash bosqichida ham o'ylashdi. Axir, batareyalarni kosmosda almashtirib bo'lmaydi, ya'ni kosmik kemaning faol xizmat qilish muddati faqat bort batareyalarining quvvati bilan belgilanadi. Birinchi va ikkinchi sun'iy sun'iy yo'ldoshlar faqat bort batareyalari bilan jihozlangan bo'lib, ular bir necha haftalik ishlagandan keyin tugadi. Uchinchi sun'iy yo'ldoshdan boshlab, barcha keyingi kosmik kemalar quyosh panellari bilan jihozlangan.
Kosmik quyosh elektr stansiyalarining asosiy ishlab chiqaruvchisi va ishlab chiqaruvchisi Kvant ilmiy-ishlab chiqarish korxonasi edi. Kvant quyosh panellari deyarli barcha mahalliy kosmik kemalarga o'rnatiladi. Dastlab bu silikon quyosh xujayralari edi. Ularning kuchi berilgan o'lchamlar va og'irlik bilan cheklangan edi. Ammo keyin Kvant olimlari mutlaqo yangi yarimo'tkazgich - galliy arsenid (GaAs) asosida dunyodagi birinchi quyosh batareyalarini ishlab chiqdilar va ishlab chiqardilar.
Bundan tashqari, dunyoda o'xshashi bo'lmagan mutlaqo yangi geliy panellari ishlab chiqarildi. Ushbu yangi mahsulot to'r yoki torli tuzilishga ega bo'lgan substratda yuqori samarali geliy panellari.
Mesh va torli tayanchli geliy panellari
Ikki tomonlama sezgirlikka ega kremniy geliy panellari past orbitali kosmik kemalarga o'rnatish uchun maxsus ishlab chiqilgan va ishlab chiqarilgan. Misol uchun, xalqaro rus segmenti uchun Kosmik stansiya(Zvezda kosmik kemasidan) kremniy asosidagi ikki tomonlama sezgir panellar ishlab chiqarildi va bitta panelning maydoni 72 m² ni tashkil etdi.
Zvezda kosmik kemasining quyosh batareyasi
Amorf kremniy asosida mukammal o'ziga xos tortishish xususiyatlariga ega moslashuvchan quyosh batareyalari ham ishlab chiqilgan va ishlab chiqarishga kiritilgan: og'irligi atigi 400 g / m² bo'lgan bu batareyalar 220 Vt / kg ko'rsatkichli elektr energiyasini ishlab chiqargan.
Amorf kremniyga asoslangan moslashuvchan gel batareyasi
Quyosh xujayralarining samaradorligini oshirish uchun salbiy ta'sirlarni aniqlaydigan keng qamrovli yerga asoslangan tadqiqotlar va sinovlar o'tkazildi. Katta bo'shliq geliy panellarida. Bu kosmik kemalar uchun quyosh batareyalarini ishlab chiqarishga o'tish imkonini berdi. har xil turlari 15 yilgacha bo'lgan faol ish muddati bilan.
Venera missiyasi kosmik kemasi
1965 yil noyabr oyida to'rt kunlik interval bilan ikkita kosmik kema Venera 2 va Venera 3 eng yaqin qo'shnimiz Veneraga uchirdi. Bu ikkita mutlaqo bir xil kosmik zondlar edi, ularning asosiy vazifasi Veneraga qo'nish edi. Ikkala kosmik kema ham galliy arsenidiga asoslangan quyosh panellari bilan jihozlangan bo'lib, ular o'zlarini avvalgi Yerga yaqin kosmik kemalarda isbotlagan. Parvoz davomida ikkala zondning barcha jihozlari uzluksiz ishlagan. “Venera-2” stansiyasi bilan 26 ta, “Venera-3” stansiyasi bilan esa 63 ta aloqa seansi amalga oshirildi. Shunday qilib, ushbu turdagi quyosh batareyalarining eng yuqori ishonchliligi tasdiqlandi.
Boshqarish uskunasidagi nosozliklar tufayli Venera 2 bilan aloqa uzilib qolgan, biroq Venera 3 stansiyasi o‘z yo‘lida davom etgan. 1965 yil dekabr oyining oxirida Yerdan berilgan buyruqdan keyin traektoriya tuzatildi va 1966 yil 1 martda stansiya Veneraga yetib keldi.
Ushbu ikki stantsiyaning parvozi natijasida olingan ma'lumotlar yangi missiyani tayyorlashda hisobga olindi va 1967 yil iyun oyida Venera-4 yangi avtomatik stansiyasi Venera tomon uchirildi. Ikki salafiy kabi, u umumiy maydoni 2,4 m² bo'lgan gallium arsenidli quyosh panellari bilan jihozlangan. Ushbu batareyalar deyarli barcha jihozlarning ishlashini qo'llab-quvvatladi.
"Venera-4" stantsiyasi. Quyida tushirish moduli mavjud
1967 yil 18 oktyabrda tushish moduli ajralib chiqib, Venera atmosferasiga kirgandan so'ng, stansiya orbitada o'z ishini davom ettirdi, shu jumladan, tushayotgan transport vositasining radio uzatgichidan Yerga signallarni uzatish relesi sifatida xizmat qildi.
Luna missiyasining kosmik kemasi
Galliy arsenidiga asoslangan quyosh batareyalari Lunoxod-1 va Lunokhod-2 edi. Ikkala qurilmaning quyosh batareyalari menteşeli qopqoqlarga o'rnatilgan va butun ish davrida sodiqlik bilan xizmat qilgan. Bundan tashqari, dasturi va resursi bir oy ishlashga mo'ljallangan Lunoxod-1da batareyalar rejalashtirilganidan uch baravar ko'p, uch oy davom etdi.
Lunoxod-2 Oy yuzasida atigi to'rt oydan ko'proq vaqt davomida 37 kilometr masofani bosib o'tdi. Agar uskuna haddan tashqari qizib ketmagan bo'lsa, u hali ham ishlashi mumkin edi. Qurilma bo'shashgan tuproqli yangi kraterga tushib ketdi. Men uzoq vaqt sirg'alib ketdim, lekin oxirida teskari vitesda chiqishga muvaffaq bo'ldim. U teshikdan chiqayotganida quyosh panellari o‘rnatilgan qopqoq urilib ketgan. oz miqdorda tuproq. Berilgan narsani saqlab qolish uchun termal rejim yonboshladi quyosh panellari kechalari ular apparat bo'limining yuqori qopqog'iga o'tirishdi. Kraterni tark etib, qopqoqni yopgandan so'ng, undan tuproq apparat bo'limiga tushib, o'ziga xos issiqlik izolyatori bo'ldi. Kun davomida harorat yuz darajadan oshdi, uskunalar bunga chiday olmadi va ishdan chiqdi.
Yangi yarimo‘tkazgich materiallardan foydalangan holda eng yangi nanotexnologiyalar yordamida ishlab chiqarilgan zamonaviy quyosh panellari og‘irlikni sezilarli darajada kamaytirish bilan 35 foizgacha samaradorlikka erishish imkonini berdi. Va bu yangi geliy panellari Yerga yaqin orbitalar va chuqur kosmosga yuborilgan barcha qurilmalarda sodiqlik bilan xizmat qiladi.
