Nezverejňovanie solárnych panelov kozmických lodí. Ecowatt: Batérie a solárne panely vo vesmíre. Moderné projekty JE "Kvant" v oblasti vesmírnej fotovoltaiky

Solárna batéria na ISS

Solárna batéria je rad integrovaných fotovoltaických meničov (solárnych článkov) - polovodičových zariadení, ktoré priamo premieňajú slnečnú energiu na jednosmerný elektrický prúd, na rozdiel od solárnych kolektorov, ktoré ohrievajú materiál nosiča tepla.

Predmetom výskumu slnečnej energie sú rôzne zariadenia, ktoré umožňujú premenu slnečného žiarenia na tepelnú a elektrickú energiu (z gréčtiny Helios Ήλιος, Helios -). Výroba fotovoltaických článkov a solárnych kolektorov sa vyvíja rôznymi smermi. Solárne panely sa dodávajú v rôznych veľkostiach, od zabudovaných v mikrokalkulátoroch až po strešné autá a budovy.

História

Prvé prototypy solárnych článkov vytvoril taliansky fotochemik arménskeho pôvodu Giacomo Luigi Chamichan.

25. apríla 1954 Bell Laboratories oznámili vytvorenie prvých solárnych článkov na báze kremíka na výrobu elektrického prúdu. Tento objav urobili traja zamestnanci spoločnosti – Calvin Souther Fuller, Daryl Chapin a Gerald Pearson. Už o 4 roky neskôr, 17. marca 1958, bol v USA spustený prvý so solárnymi panelmi Vanguard 1. Len o pár mesiacov neskôr, 15. mája 1958, bol v ZSSR vypustený Sputnik-3 aj s využitím solárne panely.

Použitie vo vesmíre

Solárne panely sú jedným z hlavných spôsobov získavania elektrickej energie: pracujú dlhú dobu bez spotreby akýchkoľvek materiálov a zároveň sú šetrné k životnému prostrediu, na rozdiel od jadrových a.

Pri lete vo veľkej vzdialenosti od Slnka (mimo obežnej dráhy) sa však ich použitie stáva problematickým, keďže tok slnečnej energie je nepriamo úmerný druhej mocnine vzdialenosti od Slnka. Počas letov do a naopak výkon solárnych batérií sa výrazne zvyšuje (v oblasti Venuše 2-krát, v oblasti Merkúra 6-krát).

Účinnosť fotobuniek a modulov

Výkon slnečného žiarenia pri vstupe do atmosféry (AM0) je asi 1366 wattov na meter štvorcový (pozri tiež AM1, AM1.5, AM1.5G, AM1.5D). Zároveň môže byť špecifický výkon slnečného žiarenia v Európe pri veľmi zamračenom počasí, dokonca aj počas dňa, nižší ako 100 W / m². Pomocou bežných priemyselne vyrábaných solárnych panelov možno túto energiu premeniť na elektrickú energiu s účinnosťou 9-24%. V tomto prípade bude cena batérie približne 1-3 USD za watt menovitého výkonu. Pri priemyselnej výrobe elektriny pomocou fotovoltaických článkov bude cena za kWh 0,25 USD. Podľa Európskej fotovoltaickej asociácie (EPIA) do roku 2020 náklady na elektrinu vyrobenú solárnymi systémami klesnú na menej ako 0,10 EUR za kWh. priemyselné inštalácie a menej ako 0,15 EUR za kWh pre inštalácie v obytných budovách.

V roku 2009 Spectrolab (dcérska spoločnosť Boeingu) predviedol solárny článok s účinnosťou 41,6 %. V januári 2011 sa očakávalo, že solárne články tejto spoločnosti vstúpia na trh s účinnosťou 39 %. V roku 2011 spoločnosť Solar Junction so sídlom v Kalifornii dosiahla 43,5 % účinnosť solárneho článku s rozmermi 5,5 x 5,5 mm, čo je o 1,2 % viac ako predchádzajúci rekord.

V roku 2012 spoločnosť Morgan Solar vytvorila systém Sun Simba z polymetylmetakrylátu (plexiskla), germánia a arzenidu gália, pričom spojila koncentrátor s panelom, na ktorom je inštalovaná fotobunka. Účinnosť systému pri nehybnom paneli bola 26-30% (v závislosti od ročného obdobia a uhla, pod ktorým sa nachádza slnko), dvojnásobok praktickej účinnosti fotobuniek na báze kryštalického kremíka.

V roku 2013 Sharp vytvoril trojvrstvovú fotobunku 4x4 mm na báze indium-gálium-arzenid s účinnosťou 44,4% a tímom špecialistov z Fraunhoferovho inštitútu pre solárne energetické systémy, Soitec, CEA-Leti a Helmholtz Center Berlín vytvoril fotobunku s použitím Fresnelových šošoviek s účinnosťou 44,7 %, čím prekonal svoj vlastný výkon 43,6 %. V roku 2014 vytvoril Fraunhoferov inštitút pre solárne energetické systémy solárne články, v ktorých vďaka zaostreniu svetla na veľmi malý fotočlánok bola účinnosť 46 %.

V roku 2014 španielski vedci vyvinuli kremíkový fotovoltaický článok schopný premieňať infračervené žiarenie zo slnka na elektrinu.

Sľubným smerom je vytvorenie fotobuniek na báze nanoantén fungujúcich na priamom usmerňovaní prúdov indukovaných v malej anténe (asi 200-300 nm) svetlom (t.j. elektromagnetickým žiarením s frekvenciou asi 500 THz). Nanoantény nevyžadujú na výrobu drahé suroviny a majú potenciálnu účinnosť až 85 %.

Faktory ovplyvňujúce účinnosť fotobuniek

Štrukturálne vlastnosti fotobuniek spôsobujú pokles výkonu panelov so zvýšením teploty.

Z výkonu fotovoltaického panelu je vidieť, že pre dosiahnutie najvyššej účinnosti je potrebný správny výber záťažového odporu. K tomu nie sú fotovoltické panely priamo pripojené k záťaži, ale využívajú sa ovládač fotovoltického systému, ktorý zabezpečuje optimálnu prevádzku panelov.

Výroba

Veľmi často jednotlivé fotobunky nevyrábajú dostatok energie. Preto sa určitý počet fotovoltaických článkov spája do takzvaných fotovoltaických solárnych modulov a medzi sklenené dosky je namontovaná výstuž. Táto zostava môže byť plne automatizovaná.

Tieto polovodičové zariadenia premieňajú slnečnú energiu na jednosmerný prúd. Zjednodušene povedané, toto sú základné prvky toho, čo nazývame „solárne panely“. Pomocou takýchto batérií fungujú umelé družice Zeme na vesmírnych obežných dráhach. Takéto batérie sa vyrábajú tu v Krasnodare - v závode Saturn. Ideme tam na exkurziu.

Fotografie a text Rustem Adagamov

Podnik v Krasnodare je súčasťou Federálnej vesmírnej agentúry, no Saturn vlastní spoločnosť Ochakovo, ktorá túto výrobu v 90. rokoch doslova zachránila. Majitelia Ochakova odkúpili kontrolný balík, ktorý takmer pripadol Američanom.

Boli tu investované veľké finančné prostriedky a zakúpené moderné vybavenie a teraz je Saturn jedným z dvoch lídrov na ruskom trhu výroby solárnych a akumulačných batérií pre potreby kozmického priemyslu - civilného a vojenského. Všetok zisk, ktorý Saturn dostane, zostáva tu v Krasnodare a ide na rozvoj výrobnej základne.

Všetko to teda začína tu – na stránke tzv. epitaxia v plynnej fáze. V tejto miestnosti je plynový reaktor, v ktorom sa na germániovom substráte 3 hodiny pestuje kryštalická vrstva, ktorá poslúži ako základ pre budúcu fotobunku. Náklady na takúto inštaláciu sú približne 3 milióny eur:

Potom má substrát pred sebou ešte dlhú cestu: elektrické kontakty budú aplikované na obe strany fotobunky (navyše na pracovnej strane bude mať kontakt „hrebeňový vzor“, ktorého rozmery sú starostlivo vypočítané, aby sa zabezpečilo maximálna priepustnosť slnečného žiarenia), na podklade sa objaví antireflexný náter a pod. - celkovo viac ako dve desiatky technologických operácií na rôznych inštaláciách, kým sa fotobunka stane základom solárnej batérie.

Napríklad, inštalácia fotolitografie... Tu sa na fotobunkách vytvárajú „vzory“ elektrických kontaktov. Stroj vykonáva všetky operácie automaticky, podľa daného programu. Tu je zodpovedajúce svetlo, ktoré nepoškodzuje fotocitlivú vrstvu fotobunky - ako predtým, v ére analógovej fotografie sme používali "červené" lampy ^

Vo vákuu depozičnej jednotky sa pomocou elektrónového lúča aplikujú elektrické kontakty a dielektrika a nanesú sa antireflexné vrstvy (zvýšia prúd generovaný fotobunkou o 30%):

Fotobunka je pripravená a môžete začať s montážou solárnej batérie. Pneumatiky sa na povrch fotobunky prispájkujú, aby sa následne spojili, a nalepí sa na ne ochranné sklo, bez ktorého v priestore, za podmienok žiarenia, fotobunka nemusí vydržať zaťaženie. A hoci je hrúbka skla len 0,12 mm, batéria s takýmito fotočlánkami bude na obežnej dráhe fungovať dlho (na vysokých obežných dráhach viac ako 15 rokov).

Elektrické prepojenie fotobuniek medzi sebou je realizované striebornými kontaktmi (nazývajú sa zbernice) s hrúbkou len 0,02 mm.

Solárne články sú zapojené do série, aby získali požadované napätie v sieti, generované solárnou batériou. Takto vyzerá sekcia sériovo zapojených fotovoltických článkov (fotovoltaické konvertory - je to tak):

Nakoniec je solárny panel zostavený. Tu je zobrazená iba časť batérie - panel vo formáte rozloženia. Na satelite môže byť až osem takýchto panelov, v závislosti od toho, koľko energie je potrebné. Na moderných komunikačných satelitoch dosahuje 10 kW. Panely budú namontované na satelite, v priestore sa rozvinú ako krídla a s ich pomocou budeme sledovať satelitnú televíziu, využívať satelitný internet, navigačné systémy (satelity Glonass využívajú solárne batérie Krasnodar):

Keď je kozmická loď osvetlená slnkom, elektrina generovaná solárnou batériou napája systémy kozmickej lode a prebytočná energia sa ukladá do batérie. Keď je kozmická loď v tieni Zeme, kozmická loď využíva elektrinu uloženú v batérii. Nikel vodíková batéria, ktorý má vysokú energetickú náročnosť (60 W h / kg) a takmer nevyčerpateľný zdroj, je široko používaný v kozmických lodiach. Výroba takýchto batérií je ďalšou súčasťou práce závodu Saturn.

Na tejto fotografii montáž nikel-vodíkovej batérie vykonáva držiteľ medaily Rádu za zásluhy o vlasť, II. stupeň, Anatolij Dmitrievič Panin:

Miesto montáže nikel-vodíkových batérií. Výplň batérie je pripravená na umiestnenie do puzdra. Výplň tvoria kladné a záporné elektródy, oddelené separačným papierom - v nich prebieha transformácia a akumulácia energie:

Inštalácia pre zváranie elektrónovým lúčom vo vákuu, s ktorým je puzdro batérie vyrobené z tenkého kovu:

Časť predajne, kde sa testujú plášte a časti akumulátorov na vysoký tlak. Vzhľadom na skutočnosť, že akumulácia energie v batérii je sprevádzaná tvorbou vodíka a tlak vo vnútri batérie stúpa, je testovanie tesnosti neoddeliteľnou súčasťou procesu výroby batérie:

Puzdro na nikel-vodíkovú batériu je veľmi dôležitou súčasťou celého zariadenia fungujúceho vo vesmíre. Puzdro je konštruované na tlak 60 kg s/cm 2, pri skúškach k prasknutiu došlo pri tlaku 148 kg s/cm 2:

Osvedčené batérie sú naplnené elektrolytom a vodíkom, po ktorých sú pripravené na použitie:

Plášť nikel-vodíkovej batérie je vyrobený zo špeciálnej zliatiny kovov a musí byť mechanicky pevný, ľahký a musí mať vysokú tepelnú vodivosť. Batérie sú nainštalované v článkoch a navzájom sa nedotýkajú:

Batérie a batérie z nich zostavené sú elektricky testované vo vlastných výrobných prevádzkach. Vo vesmíre už nebude možné nič opraviť ani vymeniť, preto je tu každý produkt dôkladne testovaný.

Všetky vesmírne technológie sú podrobené mechanickým záťažovým testom pomocou vibračných stojanov, ktoré simulujú zaťaženie pri štarte kozmickej lode na obežnú dráhu.

Rastlina Saturn celkovo urobila najpriaznivejší dojem. Produkcia je dobre zorganizovaná, dielne sú čisté a svetlé, ľudia sú kvalifikovaní, komunikácia s takýmito odborníkmi je pre človeka, aspoň do určitej miery zaujímajúceho sa o náš priestor, potešením a veľmi zaujímavou. Zo Saturna som odchádzal vo výbornej nálade - vždy je príjemné pozerať sa na nás, kde sa nepúšťajú do nečinného žartovania a neposúvajú papiere, ale robia skutočnú, vážnu vec, úspešne konkurujú tým istým výrobcom v iných krajinách. V Rusku by toho bolo viac.

V kontakte s

Ide o fotovoltické meniče – polovodičové zariadenia, ktoré premieňajú slnečnú energiu na jednosmerný elektrický prúd. Zjednodušene povedané, toto sú základné prvky toho, čo nazývame „solárne panely“. Pomocou takýchto batérií fungujú umelé družice Zeme na vesmírnych obežných dráhach. Takéto batérie sa vyrábajú tu v Krasnodare - v závode Saturn. Vedenie závodu pozvalo autora tohto blogu, aby sa pozrel na výrobný proces a povedal o ňom vo svojom denníku.

1. Podnik v Krasnodare je súčasťou Federálnej vesmírnej agentúry, ale Saturn vlastní spoločnosť Ochakovo, ktorá túto výrobu v 90. rokoch doslova zachránila. Majitelia Ochakova odkúpili kontrolný balík, ktorý takmer pripadol Američanom. Ochakovo tu investovalo veľké prostriedky, nakúpilo moderné vybavenie, podarilo sa mu udržať špecialistov a teraz je Saturn jedným z dvoch lídrov na ruskom trhu výroby solárnych a akumulačných batérií pre potreby kozmického priemyslu – civilného a vojenského. Všetok zisk, ktorý Saturn dostane, zostáva tu v Krasnodare a ide na rozvoj výrobnej základne.

2. Všetko to teda začína tu – na stránke tzv. epitaxia v plynnej fáze. V tejto miestnosti je plynový reaktor, v ktorom sa na germániovom substráte tri hodiny pestuje kryštalická vrstva, ktorá poslúži ako základ pre budúcu fotobunku. Náklady na takúto inštaláciu sú približne tri milióny eur.

3. Potom má substrát pred sebou ešte dlhú cestu: elektrické kontakty budú aplikované na obe strany fotobunky (navyše na pracovnej strane bude mať kontakt "hrebeňový vzor", ktorého rozmery sú starostlivo vypočítané na zabezpečenie maximálnej priepustnosti slnečného žiarenia), na krytine podkladu sa objaví antireflex a pod. - celkovo viac ako dve desiatky technologických operácií na rôznych inštaláciách, kým sa fotobunka stane základom solárnej batérie.

4. Napríklad nastavenie fotolitografie. Tu sa na fotobunkách vytvárajú „vzory“ elektrických kontaktov. Stroj vykonáva všetky operácie automaticky, podľa daného programu. Tu je vhodné svetlo, ktoré nepoškodzuje fotocitlivú vrstvu fotobunky - ako predtým, v ére analógovej fotografie sme používali "červené" lampy.

5. Vo vákuu depozičnej jednotky sa pomocou elektrónového lúča nanesú elektrické kontakty a dielektrika a nanesú sa antireflexné vrstvy (zvýšia prúd generovaný fotočlánkom o 30 %).

6. Fotobunka je pripravená a môžete začať s montážou solárnej batérie. Pneumatiky sa na povrch fotobunky prispájkujú, aby sa následne spojili, a nalepí sa na ne ochranné sklo, bez ktorého v priestore, za podmienok žiarenia, fotobunka nemusí vydržať zaťaženie. A hoci je hrúbka skla len 0,12 mm, batéria s takýmito fotočlánkami bude na obežnej dráhe fungovať dlho (na vysokých obežných dráhach viac ako pätnásť rokov).

6a

6b

7. Elektrické prepojenie fotobuniek medzi sebou je uskutočnené striebornými kontaktmi (nazývajú sa prípojnice) s hrúbkou len 0,02 mm.

8. Pre získanie požadovaného napätia v sieti, generovaného solárnou batériou, sú fotobunky zapojené do série. Takto vyzerá sekcia sériovo zapojených fotovoltických článkov (fotovoltické meniče - je to tak).

9. Nakoniec je solárny panel zostavený. Tu je zobrazená iba časť batérie - panel vo formáte rozloženia. Na satelite môže byť až osem takýchto panelov, v závislosti od toho, koľko energie je potrebné. Na moderných komunikačných satelitoch dosahuje 10 kW. Takéto panely budú namontované na satelite, v priestore sa rozvinú ako krídla a s ich pomocou budeme sledovať satelitnú televíziu, využívať satelitný internet, navigačné systémy (satelity Glonass využívajú solárne batérie Krasnodar).

9a

10. Keď je kozmická loď osvetlená Slnkom, elektrina generovaná solárnou batériou napája systémy kozmickej lode a prebytočná energia sa ukladá do batérie. Keď je kozmická loď v tieni Zeme, kozmická loď využíva elektrinu uloženú v batérii. Nikl-vodíková batéria s vysokou energetickou kapacitou (60 W h / kg) a takmer nevyčerpateľným zdrojom sa široko používa v kozmických lodiach. Výroba takýchto batérií je ďalšou súčasťou práce závodu Saturn.

Na tejto fotografii montáž nikel-vodíkovej batérie vykonáva držiteľ medaily Rádu za zásluhy o vlasť, II. stupeň, Anatolij Dmitrievič Panin.

10a

11. Miesto montáže nikel-vodíkových batérií. Výplň batérie je pripravená na umiestnenie do puzdra. Výplň tvoria kladné a záporné elektródy oddelené separačným papierom - práve v nich prebieha premena a akumulácia energie.

12. Inštalácia pre zváranie elektrónovým lúčom vo vákuu, pomocou ktorej je puzdro batérie vyrobené z tenkého kovu.

13. Časť predajne, kde sa testujú telesá a časti akumulátorov na vysoký tlak.
Vzhľadom na to, že akumuláciu energie v batérii sprevádza tvorba vodíka a tlak vo vnútri batérie stúpa, je testovanie tesnosti neoddeliteľnou súčasťou procesu výroby batérie.

14. Telo nikel-vodíkovej batérie je veľmi dôležitou súčasťou celého zariadenia fungujúceho vo vesmíre. Teleso je navrhnuté na tlak 60 kg · s / cm 2, počas testov došlo k prasknutiu pri tlaku 148 kg · s / cm 2.

15. Testované batérie sú naplnené elektrolytom a vodíkom a potom sú pripravené na použitie.

16. Telo niklovo-vodíkovej batérie je vyrobené zo špeciálnej zliatiny kovov a musí byť mechanicky pevné, ľahké a musí mať vysokú tepelnú vodivosť. Batérie sú inštalované v článkoch a navzájom sa nedotýkajú.

17. Batérie a batérie z nich zostavené sú elektricky testované vo vlastných výrobných prevádzkach. Vo vesmíre už nebude možné nič opraviť ani vymeniť, preto je tu každý produkt dôkladne testovaný.

17a

17b

18. Všetky vesmírne technológie sú testované na mechanické namáhanie pomocou vibračných stojanov, ktoré simulujú zaťaženie pri štarte kozmickej lode na obežnú dráhu.

18a

19. Rastlina Saturn vo všeobecnosti urobila najpriaznivejší dojem. Produkcia je dobre zorganizovaná, dielne sú čisté a svetlé, ľudia sú kvalifikovaní, komunikácia s takýmito odborníkmi je pre človeka, aspoň do určitej miery zaujímajúceho sa o náš priestor, potešením a veľmi zaujímavou. Zo Saturna som odchádzal vo výbornej nálade - vždy je príjemné pozerať sa na nás, kde sa nepúšťajú do nečinného žartovania a neposúvajú papiere, ale robia skutočnú, vážnu vec, úspešne konkurujú tým istým výrobcom v iných krajinách. V Rusku by toho bolo viac.

Fotografie: © drugoi

P.S. Blog viceprezidenta marketingu v Ochakovo

Batérie a solárne panely, solárne panely, alternatívna energia, solárna energia

Na prvých satelitoch Zeme zariadenie spotrebovalo relatívne malé prúdové výkony a jeho prevádzkový čas bol veľmi krátky. Preto ako prvé vesmírne energetické zdroje obyčajné akumulátory.

Ako viete, v lietadle alebo aute je batéria pomocným zdrojom prúdu a funguje v spojení s generátorom elektrického stroja, z ktorého sa pravidelne dobíja.

Hlavnými výhodami batérií je ich vysoká spoľahlivosť a vynikajúci výkon. Významnou nevýhodou dobíjacích batérií je ich vysoká hmotnosť a nízka spotreba energie. Napríklad strieborno-zinková batéria s kapacitou 300 Ah váži približne 100 kg. To znamená, že pri aktuálnom výkone 260 W (bežná spotreba na obývanom satelite „Merkúr“) bude takáto batéria fungovať necelé dva dni. Špecifická hmotnosť batérie, ktorá charakterizuje hmotnostnú dokonalosť zdroja prúdu, bude asi 450 kg / kW.

Preto bola batéria ako autonómny zdroj prúdu doteraz vo vesmíre využívaná len pri nízkej spotrebe energie (do 100 W) so životnosťou niekoľko desiatok hodín.

Pre veľké automatické satelity Zeme, nasýtené rôznymi zariadeniami, boli potrebné výkonnejšie a ľahšie zdroje energie s veľmi dlhou dobou prevádzky - až niekoľko týždňov alebo dokonca mesiacov.

Takýmito zdrojmi prúdu boli čisto vesmírne generátory – polovodičové fotovoltické články fungujúce na princípe premeny svetelnej energie slnečného žiarenia priamo na elektrickú energiu. Tieto generátory sú tzv solárne panely .

O sile slnečného tepelného žiarenia sme už hovorili. Pripomeňme, že mimo zemskej atmosféry je intenzita slnečného žiarenia pomerne významná: tok energie dopadajúcej na povrch kolmo na slnečné lúče je 1340 W na 1 m.Táto energia, alebo skôr schopnosť slnečného žiarenia vytvárať fotoelektrické účinky, sa používa v solárnych článkoch. Princíp činnosti kremíkového solárneho článku je znázornený na obr. tridsať.

Tenký plátok pozostáva z dvoch vrstiev kremíka s rôznymi fyzikálnymi vlastnosťami. Vnútorná vrstva je čistý monokryštalický kremík. Vonku je pokrytý veľmi tenkou vrstvou „kontaminovaného“ kremíka, napríklad s prímesou fosforu. Po ožiarení takejto „oblátky“ slnečnými lúčmi vzniká medzi vrstvami tok elektrónov a vzniká potenciálový rozdiel a vo vonkajšom obvode spájajúcim vrstvy sa objavuje elektrický prúd.

Hrúbka kremíkovej vrstvy je nevýznamná, ale vzhľadom na nedokonalosť technológie sa zvyčajne pohybuje od 0,5 do 1 mm, hoci na tvorbe prúdu sa podieľajú len asi 2 % hrúbky tejto vrstvy. Z technologických dôvodov je povrch jedného solárneho článku veľmi malý, čo si vyžaduje sériu spojení v okruhu veľkého počtu článkov.

Kremíková solárna batéria dáva prúd iba vtedy, keď slnečné lúče dopadajú na jej povrch a maximálny odber prúdu bude, keď je rovina batérie kolmá na slnečné lúče. To znamená, že keď sa kozmická loď alebo kozmická loď pohybuje po obežnej dráhe, je potrebná stála orientácia batérií voči Slnku. Batérie nevytvárajú prúd v tieni, preto sa musia používať v spojení s iným zdrojom energie, ako je napríklad batéria. Ten poslúži nielen ako zásobník, ale aj ako tlmič prípadných výkyvov množstva potrebnej energie.

Účinnosť d. solárne panely sú malé, ešte to nepresahuje 11-13%. To znamená, že sa odstráni 1 m 2 moderných solárnych panelov, výkon je asi 100-130 wattov. Je pravda, že existujú možnosti na zvýšenie účinnosti. solárne panely (teoreticky až o 25 %) zlepšením ich konštrukcie a zlepšením kvality polovodičovej vrstvy. Navrhuje sa napríklad položiť dve alebo viac batérií na seba tak, aby spodná plocha využívala tú časť spektra slnečnej energie, ktorou horná vrstva prechádza bez pohlcovania.

Účinnosť d. batérie závisí od teploty povrchu polovodičovej vrstvy. Maximálna účinnosť sa dosiahne pri 25 °C a pri zvýšení teploty na 300 °C sa dosiahne účinnosť. zníži takmer o polovicu. Solárne panely, ako aj batérie, je výhodné použiť pre nízku spotrebu energie vďaka ich veľkej ploche a vysokej špecifickej hmotnosti. Na získanie výkonu napríklad 3 kW je potrebná batéria, pozostávajúca zo 100 000 článkov s celkovou hmotnosťou cca 300 kg, t.j. so špecifickou hmotnosťou 100 kg / kW. Takéto batérie budú zaberať plochu viac ako 30 m2.

Napriek tomu sa solárne články vo vesmíre osvedčili ako pomerne spoľahlivý a stabilný zdroj energie, schopný prevádzky po veľmi dlhú dobu.

Hlavným nebezpečenstvom pre solárne články vo vesmíre je kozmické žiarenie a meteorický prach, ktoré erodujú povrch kremíkových článkov a obmedzujú životnosť batérie.

Pre malé obývané stanice tento prúdový zdroj zrejme zostane jediným prijateľným a dostatočne účinným, ale veľké OCS budú vyžadovať iné zdroje energie, výkonnejšie a s nižšou mernou hmotnosťou. Zároveň je potrebné vziať do úvahy ťažkosti pri získavaní striedavého prúdu pomocou solárnych batérií, ktoré budú potrebné pre veľké vedecké vesmírne laboratóriá.

V roku 2016 (kľúčová divízia IPPT -) bol navrhnutý ultraľahký kompozitný sieťový solárny panel pre kozmické lode. Ľahká nosná konštrukcia vyvinutá v rámci konceptu SPbPU IPPT je navrhnutá tak, aby nahradila trojvrstvové panely s voštinovým jadrom. Produkt bol vyrobený v podniku partnera IPPT - spoločnosti Baltico (Nemecko).

Vývoj bol opakovane demonštrovaný na priemyselných výstavách vrátane fóra, kde zaujal najmä prvého námestníka ministra priemyslu a obchodu Ruska G.S. Nikitin a ďalší vládni predstavitelia, ako aj vedúci mnohých popredných priemyselných podnikov.

Innoprom-2016. Vedecký školiteľ SPbPU IPPT, vedúci Inžinierskeho centra SPbPU A.I. Borovkov (vpravo) predvádza kompozitný panel pre vesmírne solárne batérie, vyvinutý spoločnosťami IPPT SPbPU a Baltico GmbH, prvému námestníkovi ministra priemyslu a obchodu Ruska G.S. Nikitin (v strede) a riaditeľ odboru výroby obrábacích strojov a investičných strojov Ministerstva priemyslu a obchodu Ruska M.I. Ivanov

Kompozitný panel bol predvedený aj ministrovi priemyslu a obchodu D.V. Manturov, ktorý dňa 7. novembra 2016 navštívil Petrohradskú polytechnickú univerzitu Petra Veľkého.

A.I. Borovkov hovorí šéfovi ministerstva priemyslu a obchodu D.V. Manturov o
ultraľahký kompozitný solárny panel

Materiál: kompozit - uhlíkové vlákno / epoxidová matrica

Technológia: Digitálna aditívna výroba. Robotické ukladanie nekonečných vlákien na rám.

Výrobný cyklus: 15 minút

Náklady na sériovú výrobu: od 6000 rubľov / m2. m.

Technologické výhody:

• charakteristiky jednosmerného kompozitného materiálu pozdĺž výstužných vlákien sa využívajú čo najviac;
• priamy proces, použitie nových materiálov (predpriadze a spojivo);
• kompatibilita s kovovými konštrukciami;
• nízka spotreba materiálu a náklady na konštrukcie;
• bezodpadová výroba;
• schopnosť vyrábať zložité geometrické tvary, modularita;
• zníženie hmotnosti nosných konštrukcií o 20-30 krát;
• plne automatizovaná technológia;
• presnosť výroby 0,1-1,0 mm;
• použitie domácich materiálov.