Состояние и перспективы систем электроснабжения КА

[zandr]

http://russian.news.cn/2019-03/16/c_137900410.htm

Исследование показало способность перовскитных солнечных элементов работать в ближнем космосе
Пекин, 16 марта /Синьхуа/ -- Перовскитные солнечные элементы способны сохранять большую часть своей эффективности преобразования энергии в ближнем космосе. К такому выводу пришли китайские исследователи после проведения экспериментов.
Солнечные батареи из перовскита в последние годы представляют огромный интерес для академического сообщества и фотоэлектрической промышленности в связи с высокой эффективностью и низкими производственными затратами по сравнению с кремниевыми солнечными элементами.
По мнению ученых из Пекинского университета, Академии наук Китая и Северо-Западного политехнического университета, перовскитные солнечные элементы обладают большим потенциалом для разработки энергетических устройств нового поколения для исследования космоса. При этом вопрос их стабильности в экстремальной космической среде остался малоисследованным.
С применением аэростата китайские исследователи в автономном районе Внутренняя Монголия отправили устройства с закрепленными солнечными элементами в ближний космос. Летательный аппарат поднялся на высоту 35 км.
Согласно итогам экспериментов, один из типов перовскитовых солнечных элементов, используемых в исследовании, сохранил более 95 процентов своей первоначальной эффективности преобразования энергии.
Достижение исследователей опубликовано в научном журнале Science China Physics, Mechanics & Astronomy.
Перовскит - редкий минерал, титанат кальция, который был впервые найден в Уральских горах и назван в честь русского государственного деятеля Льва Перовского.
За последние несколько лет ученые усовершенствовали "рецептуру" перовскита и технологии его изготовления, что привело к значительному повышению эффективности преобразования энергии, превысив максимальную эффективность некоторых видов кремниевых солнечных элементов.

[tnt22]

https://tass.ru/kosmos/6242252

21 МАР, 12:01
Российские ученые выявили слабые места перовскитных солнечных батарей

Входящие в их состав гибридные бромидно-йодидные комплексные галогениды свинца не продемонстрировали необходимую устойчивость к высоким дозам гамма-излучения

МОСКВА, 21 марта. /ТАСС/. Группа исследователей Сколтеха, Института проблем химической физика РАН, МГУ имени М. В. Ломоносова и Уральского федерального университета открыла новые свойства перовскитных солнечных батарей, которые пока не позволяют использовать их на космических кораблях и спутниках. Об этом в четверг сообщила пресс-служба Сколковского института науки и технологий.

Перовскит - название редкого минерала, титаната кальция. Перовскитные солнечные батареи легче и дешевле кремниевых, их производство не токсично, а сами элементы можно делать тонкими и гибкими, что делает их перспективными для использования в космосе.

Оценивая возможности использования перовскитных солнечных батарей на космических кораблях и спутниках, российские специалисты рассмотрели их радиационную стабильность по отношению к действию гамма-лучей. Результаты работы были опубликованы в Journal of Physical Chemistry Letters.

"Ученые выяснили, что гибридные бромидно-йодидные комплексные галогениды свинца пока не подходят для использования в космосе и необходим поиск более стабильных материалов, на чем и сосредоточены сейчас усилия исследовательского коллектива под руководством профессора Сколтеха Павла Трошина", - говорится в сообщении.

В космосе солнечные батареи должны выдерживать не только повышенную солнечную радиацию, но и проявлять устойчивость к высоким дозам гамма-лучей. Это необходимо для поддержания стабильной работы устройств на орбите в течение нескольких лет.

[thunder26]

tnt22 пишет:
но и проявлять устойчивость к высоким дозам гамма-лучей

С легкой руки журналистов, к ИИКП еще и доза гамма-излучения добавилась.

[zandr]

https://tass.ru/nauka/6422896

В России создали новый полупроводниковый материал для солнечных батарей
МОСКВА, 13 мая. /ТАСС/. Группа российских ученых создала новый полупроводниковый материал без использования свинца, который может быть применен в солнечных батареях для повышения их эффективности. Об этом в понедельник сообщила пресс-служба одного из участников исследования Сколковского института науки и технологий (Сколтеха).
"Сотрудничество исследователей из Сколтеха, Института неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН) и Института проблем химической физики РАН позволило создать перспективные бессвинцовые полупроводниковые материалы для использования в солнечных батареях на основе комплексных галогенидов сурьмы и висмута. Результаты исследования были опубликованы в журнале Journal of Materials Chemistry и анонсированы на его обложке", - говорится в сообщении.
Большой интерес для использования в настоящее время представляют солнечные батареи на основе комплексных галогенидов свинца, то есть соединения свинца с элементами 17-й группы периодической таблицы Менделеева (фтором, хлором, бромом или иодом), с перовскитной структурой - напоминающей структуру минерала перовскита, кристаллы которого имеют кубическую форму. Такие батареи отличаются низкой стоимостью, простотой изготовления и высокой эффективностью преобразования света.
Массовое производство и внедрение перовскитных батарей в настоящее время ограничивается двумя факторами: низкой стабильностью комплексных галогенидов свинца и токсичностью этих соединений. Поэтому во всем мире активно ведется разработка альтернативных бессвинцовых материалов, в частности на основе галогенидов висмута и сурьмы. Однако все ранее полученные образцы имеют низкую эффективность преобразования света. Команда российских ученых доказала, что причиной является неоптимальное строение соединений висмута и сурьмы.
"Мы выяснили, что низкая размерность анионной решетки таких соединений (нулевая, иногда 1D и крайне редко - 2D), не позволяет реализовать беспрепятственный транспорт дырок и электронов, необходимый для эффективной работы солнечных элементов. В результате материалы данного класса могут демонстрировать эффективную работу в латеральных фотодетекторах, но не работают в солнечных элементах," - сказал профессор Центра энергетических исследований Сколтеха Павел Трошин, его слова приводятся в сообщении.
Физики разработали принципиально новый материал для солнечных батарей на основе перовскитоподобного комплексного бромида сурьмы (ASbBr6, где А является органическим положительно заряженным ионом). Солнечные батареи на основе этого материала показали рекордные для галогенидов сурьмы и висмута КПД преобразования света. По словам Трошина, эта работа открывает принципиально новые возможности для развития перовскитной электроники.

[chel_3d]

Одна из версий пожара на Лошарике - взрыв литийионной АБ. Что то подобное было на КА где батареи этой системы в тренде?

[PIN]

Не припоминаю такого. Мер против этого на КА предпринимается предостаточно.

[Serge V Iz]

Там "взрываться" нечему. При перегреве (например, внешнее или внутреннее кз) и разложении органических электролита  и сепаратора могут загореться образующиеся горючие газы. Но не в безвоздушном пространстве же.

[chel_3d]

При КЗ из-за разогрева выделяются не только горючие газы но и кислород из активных масс положительных электродов, так что гореть будет!!!

[Serge V Iz]

Литий - сильный восстановитель. на разрыв ионной связи с анионами имеющихся там кислот энергии будет затрачено, пожалуй, больше )

[PIN]

Для механического разрушения необязательно что-то должно "гореть".

[Serge V Iz]

Ну да, достаточно расплавить. Например, один элемент, чтобы вызвать цепную реакцию в соседних. В крупных батареях слои теплоизоляции между - не редкость.

[chel_3d]

Механическое разрушение в основном из-за взрыва смеси кислорода и горючих газов при тепловом разгоне изза кз

[ZOOR]

http://nvo.ng.ru/armament/2019-07-11/100_190711armament.html

[chel_3d]

Да кстати при заряде ионы лития уходят из положительных электродов и интеркалируют в графит отрицательных. В положительных остаются оксиды переходных металлов которые при нагревераспадаются с выделением кислорода!

[Плейшнер]

chel_3d, 
а почему вы решили что на лошарике литиевые батареи, а не например никель-кадмиевые? 

[Serge V Iz]

Литий-ионные аккумуляторы - это модно сейчас, почему бы нет? )

А литий, который в батарейках, он уже "сгоревший", отдавший свой  электрон. Как и кислотообразующие оксиды. Это же ионы, а не нейтральные вещества. Обратное восстановление требует энергии в сотни раз больше, чем емкость батарейки. Гораздо эффективнее запасенную в батарейке энергию тупо превратить в тепло пропусканием тока кз.

[chel_3d]

Одна из версий озвученная вчера фонтакой- кз литийионной аб

[chel_3d]

Взрывается (быстро горит) при кз заряжнной аб не литий а смесь кислорода и горючих газов. Эта смесь образуется засчет разогрева химии при коротком замыкании!!

[chel_3d]

Да еще в заряженной аб литий интеркалирован в слои графита отрицательных электродов и в степени окисления 0

[Serge V Iz]

Это я понял. Я пытаюсь объяснить, что на извлечение исходных веществ, неважно, лития или кислорода из оксидов придется потратить несравнимо больше энергии. В атмосфере кислород можно занять извне.