صفحات خورشیدی جدید خود را در فضا ترمیم می‌کنند

به گزارش مجله خبری نگار، و به نقل از ساینس‌آلرت، صفحات خورشیدی جدیدی توسعه یافته‌اند که می‌توانند در صورت آسیب دیدن توسط تشعشعات فضایی، خود را ترمیم و درمان کنند. این یافته نویدبخش منابع انرژی انعطاف پذیرتر و قابل اعتمادتر برای ماهواره‌ها و فضاپیما‌ها در آینده است.

نوعی از صفحه‌ی خورشیدی که به عنوان سلول خورشیدی پروسکایت (PSC) شناخته می‌شود، پیش از این پتانسیل زیادی برای استفاده در فضا نشان داده است.

این نوع صفحه خورشیدی سبک وزن و نسبتا مقرون به صرفه است و تابش خورشیدی را در سطح بالایی از کارایی به برق تبدیل می‌کند.

با این حال، صفحات خورشیدی باید در برابر رگبار ذرات پرانرژی پروتون در فضا نیز مقاومت کنند. محققان دانشگاه سیدنی و مرکز علوم شتاب دهنده در استرالیا، که این مطالعه جدید را انجام دادند فکر می‌کنند که راه حلی پیدا کرده‌اند.

محققان در مقاله‌ی منتشر شده خود نوشتند: سخت افزار‌های فضایی در این مدار‌ها در معرض تابش پروتون قرار خواهند گرفت. بنابراین، ارزیابی پایداری در برابر تشعشع در سلول‌های خورشیدی پروسکایت بسیار جالب است.

در شرایط آزمایشگاهی که برای شبیه‌سازی اثرات تشعشعات پروتون در طول ده‌ها یا حتی صد‌ها سال طراحی شده‌اند، محققان بستر‌های سلول‌های خورشیدی بسیار نازک را که برای استفاده در ماهواره‌ها مناسب هستند، آزمایش کردند. این اولین باری بود که موادی با این ویژگی‌ها به این شکل آزمایش می‌شدند.

آزمایش‌ها نشان داد که موادی موسوم به مواد حمل‌ونقل حفره‌ای (HTM) در میزان تحمل تشعشعات توسط سلول‌های خورشیدی پروسکایت بسیار اهمیت دارند. مواد حمل‌ونقل حفره‌ای حرکت حفره‌ها یعنی جایی که الکترون وجود ندارد را در سلول‌های خورشیدی تسهیل می‌کند و آن‌ها را قادر می‌سازد از هم جدا بمانند و الکتریسیته تولید کنند.

دو نوع خاص از مواد حمل‌ونقل حفره‌ای و یک نوع ناخالص که ماده اصلاح کننده‌ای برای مواد حمل‌ونقل حفره‌ای است در مقاومت در برابر آسیب تشعشعات پروتون بهترین عملکرد را دارند.

با پیکربندی دقیق مواد حمل‌ونقل حفره‌ای همچنین می‌توانند امکان خودترمیمی صفحات را فراهم کنند و کارایی آن‌ها را به ۱۰۰ درصد برسانند.

این ترمیم از طریق فرآیند گداختگی یا اعمال گرما در خلاء انجام می‌شود که می‌تواند توسط خورشید تامین شود. از نظر تئوری، تابش خورشید می‌تواند این سلول‌های خورشیدی را ترمیم کند و همچنین انرژی آن‌ها را تامین کند.

انجام این کار به تحقیقات بسیار بیشتری نیاز دارد، اما این مطالعه نشان می‌دهد که این امکان وجود دارد که روزی بتوانیم فضاپیمایی با صفحات خورشیدی خودترمیم شونده داشته باشیم. با توجه به هزینه‌های بالای سفر به فضا، این ابداع می‌تواند تفاوت زیادی ایجاد کند.

آنیتا هو بیلی (Anita Ho-Baillie)، دانشمند نانو از دانشگاه سیدنی، می‌گوید: ما امیدواریم که درک به دست آمده از این تحقیق به تلاش‌های آینده در توسعه‌ی سلول‌های خورشیدی سبک وزن کم هزینه برای کاربرد‌های فضایی آینده کمک کند.

این تحقیق در مجله‌ی «Advanced Energy Materials» منتشر شده است.