Znanstvenici sa Sveučilišta Michigan razvili su inovativne solarne panele od organskih materijala, posebno dizajnirane da izdrže ekstremne uvjete u svemiru. Uz financiranje Ureda za mornarička istraživanja SAD-a, tim je uspješno stvorio prototip otporan na štetno djelovanje protonskog zračenja, čime bi se mogli značajno smanjiti troškovi i produljiti trajanje svemirskih misija.
Solarni paneli u svemiru suočavaju se s jedinstvenim izazovima. Za razliku od panela na Zemlji, koji mogu izgubiti učinkovitost zbog prašine ili lošeg vremena, svemirski paneli izloženi su intenzivnom zračenju Sunca. Dugotrajno izlaganje protonskoj radijaciji uzrokuje stvaranje mikropukotina u konvencionalnim polimernim panelima. Te pukotine zarobljavaju elektrone i smanjuju učinkovitost proizvodnje energije.
“Silicijski poluvodiči degradiraju pod djelovanjem protona,” objasnio je Yongxi Li, bivši istraživač sa Sveučilišta Michigan i glavni autor studije. Ova degradacija uzrokuje postupni pad performansi, što predstavlja ozbiljan problem za dugotrajne misije.
Organska alternativa
Kako bi riješili ovaj problem, tim je razvio fotonaponske panele od organskih materijala, dizajnirane da budu otporniji na štetno djelovanje protona. Za razliku od tradicionalnih panela izrađenih od silicija ili galij-arsenida, novi organski paneli pokazali su se lakšima i fleksibilnijima.
“Organski solarni paneli nisu pokazali oštećenja nakon ekvivalenta tri godine zračenja,” istaknuo je Li, naglašavajući njihovu superiornu otpornost. Suprotno tome, paneli od polimera izgubili su gotovo polovicu učinkovitosti pod istim uvjetima.
Napredak u svemirskoj tehnologiji
Znanstvenici su već podnijeli zahtjev za patentiranje svog dizajna i udružili se s tvrtkom Universal Display Corp kako bi tehnologiju približili komercijalnoj upotrebi. Dok čekaju odobrenje, tim istražuje načine kako dodatno povećati trajnost svojih solarnih panela.
Jedna od mogućnosti je termička anelacija—zagrijavanje solarnih ćelija radi popravka mikropukotina. “Temperatura se može podići na 100°C kako bi se popravila oštećenja,” izjavio je Stephen Forrest, jedan od vodećih istraživača na projektu. Međutim, ostaje neizvjesno hoće li se ova tehnika moći dosljedno primijeniti u svemiru.
Iako obećavajuća, tehnologija organskih panela još je u ranoj fazi razvoja. Tim radi na daljnjem poboljšanju dizajna kako bi stvorio solarne panele još otpornije na štetne učinke zračenja. Forrest i njegovi suradnici istražuju i inovativne metode koje bi spriječile gubitak električne energije uzrokovan protonskim oštećenjima.
Ovo otkriće donosi nove, uzbudljive mogućnosti za buduće svemirske misije. Smanjenjem troškova i produljenjem vijeka trajanja solarno pogonjenih letjelica, ova tehnologija ima potencijal potpuno promijeniti način na koji istražujemo svemir.
