우주에 있는 태양전지판. 우주 태양전지

러시아 우주 시스템 보유(RKS, Roscosmos의 일부)는 다음을 위한 현대화된 전기 보호 시스템 구축을 완료했습니다. 태양 전지 패널국내생산. 이를 사용하면 우주선 전원 공급 장치의 수명이 크게 연장되고 러시아 태양 전지 패널이 세계에서 가장 에너지 효율적인 태양 전지 패널 중 하나로 만들 것입니다. 개발 내용은 편집자가 받은 보도 자료를 통해 보고됩니다.

특허받은 새로운 다이오드의 디자인 기술 솔루션, 이는 성능 특성을 크게 향상시키고 신뢰성을 높였습니다. 따라서 특별히 개발된 크리스털의 다층 유전 절연체를 사용하면 다이오드가 최대 1.1킬로볼트의 역전압을 견딜 수 있습니다. 덕분에 차세대 보호 다이오드는 가장 효율적인 광전지 변환기(PVC)와 함께 사용할 수 있습니다. 이전에는 다이오드가 높은 역전압에 불안정할 때 가장 효율적인 샘플을 선택할 필요가 없었습니다.

다이오드의 신뢰성과 서비스 수명을 늘리기 위해 RKS는 다이오드가 700회 이상의 열 충격을 견딜 수 있는 몰리브덴 기반 다이오드용 새로운 다층 스위칭 버스를 만들었습니다. 열 충격은 궤도의 조명 부분에서 지구의 그늘진 부분으로 전환하는 동안 온도가 몇 분 안에 섭씨 300도 이상 변하는 우주 태양 전지의 일반적인 상황입니다. 지상 태양전지의 표준 부품은 이를 견딜 수 없으며, 우주 배터리의 수명은 주로 견딜 수 있는 열충격 횟수에 따라 결정됩니다.

새로운 다이오드를 장착한 우주선 태양전지의 활성 수명은 15.5년으로 늘어난다. 다이오드는 지구에 5년 동안 보관할 수 있습니다. 따라서 차세대 다이오드의 총 보증 기간은 20.5년이다. 장치의 높은 신뢰성은 독립적인 수명 테스트를 통해 확인되었으며, 이 기간 동안 다이오드는 7,000회 이상의 열 주기를 견뎌냈습니다. 검증된 그룹 생산 기술을 통해 RKS는 연간 15,000개 이상의 차세대 다이오드를 생산할 수 있습니다. 배송은 2017년에 시작될 예정입니다.

새로운 태양전지는 섭씨 300도에서 최대 700회의 온도 변화를 견딜 수 있으며 우주에서 15년 이상 작동할 수 있다.

우주용 태양전지는 25x50mm 크기의 태양광변환기(PVC)로 구성된다. 태양광 패널의 면적은 100제곱미터(궤도 관측소의 경우)에 달할 수 있으므로 하나의 시스템에 많은 태양전지가 있을 수 있습니다. FEP는 체인으로 배열됩니다. 각각의 개별 체인을 "문자열"이라고 합니다. 우주에서는 개별 태양전지가 주기적으로 우주선에 의해 손상되며, 보호 장치가 없으면 영향을 받은 변환기가 위치한 태양전지 전체가 고장날 수 있습니다.

태양전지 보호 시스템의 기본은 다이오드(태양전지와 함께 설치된 소형 장치)로 구성됩니다. 태양 전지가 부분적으로 또는 완전히 그늘에 떨어지면 태양 전지는 배터리에 전류를 공급하는 대신 배터리를 소비하기 시작합니다. 태양 전지를 통해 역 전압이 흐릅니다. 이를 방지하기 위해 각 PV 셀에 션트 다이오드를 설치하고 각 "스트링"에 차단 다이오드를 설치합니다. 태양전지가 더 효율적일수록, 더 많은 전류가 생산될수록, 태양전지판이 지구의 그림자에 들어갈 때 역전압이 더 커집니다.

션트 다이오드가 역전압을 특정 값 이상으로 "끌어당기지" 않으면 배터리의 순방향 충전 전류와 원치 않는 방전의 역전류가 모두 최소화되도록 태양 전지의 효율성을 떨어뜨려야 합니다. 시간이 지남에 따라 우주 공간의 불안정한 요인의 영향으로 개별 태양 전지 또는 "끈"이 즉시 작동하지 않는 경우 해당 요소는 작동하는 태양 전지 및 기타 "끈"에 영향을 주지 않고 간단히 차단됩니다. 이를 통해 아직 작동 중인 나머지 변환기가 계속 작동할 수 있습니다. 따라서 태양전지의 에너지 효율과 활성 수명은 다이오드의 품질에 따라 달라집니다.

소련에서는 태양전지에 차단 다이오드만 사용했는데, 하나의 태양전지가 오작동하면 즉시 변환기 체인 전체를 껐다. 이로 인해 소련 위성의 태양광 패널 성능이 급속히 저하되어 오랫동안 작동하지 않았습니다. 이로 인해 우리는 이를 교체할 장치를 더 자주 만들고 출시해야 했으며 이는 매우 비쌌습니다. 1990년대부터 국내 우주선 제작 시 외국산 태양전지를 사용하기 시작했는데, 이를 구입해 다이오드와 조립했다. 상황을 반전시키는 것은 21세기가 되어서야 가능했다.

1945년에 미군의 무선 통신 장치 사용에 관한 정보 데이터가 접수되었습니다. 이것은 I.V.에보고되었습니다. 소련군에 무선 통신 장비를 갖추는 것에 관한 법령의 발행을 즉시 조직한 스탈린. 나중에 "Quantum"이라고 불리는 Elemental Electro-Galvanic Institute가 설립되었습니다. 짧은 시간 안에 연구소 팀은 무선 통신에 필요한 다양한 전류 소스를 생성했습니다.

Nikolai Stepanovich Lidorenko는 1950년부터 1984년까지 연구 및 생산 기업(SPE) "Kvant"를 이끌었습니다.

1950년부터 이 연구소는 Berkut 프로젝트를 위한 발전 시스템을 제작해 왔습니다. 이 프로젝트의 핵심은 대공 미사일을 사용하여 모스크바를 위한 미사일 방어 시스템을 만드는 것이었습니다. NS Lidorenko는 각료회의 산하 제3 본부로 소환되어 당시 비밀이었던 이 주제에 대한 작업을 주도해 달라는 요청을 받았습니다. 대공포와 비행 중인 미사일 자체에 전기를 공급하는 시스템을 만드는 것이 필요했습니다. 로켓에서 기존의 산성 전해질을 기반으로 한 발전 장치를 사용하는 것은 불가능했습니다. NS Lidorenko는 소금(물을 함유하지 않음) 전해질을 사용하여 전류원을 개발하는 작업을 설정했습니다. 전해질로서의 소금을 건조형태로 포장하였다. 로켓이 발사되는 동안 배터리 내부의 스퀴브가 적절한 순간에 작동하고 열로 인해 소금이 녹고 그 후에야 전류가 생성되었습니다. 이 원리는 S-25 시스템에서 사용되었습니다.

1950년에 N.S. Lidorenko는 R-2 로켓을 작업한 Sergei Pavlovich Korolev와 연락을 취했습니다. 다단 로켓의 비행이 복잡해졌습니다. 기술적 과정. N.S.가 이끄는 팀 자율 전원 공급 시스템인 Lidorenko는 R-2 로켓과 이후 차세대 R-5 로켓을 위해 개발되었습니다. 전원 공급 장치 필요 고성능: 로켓 자체의 전기 회로뿐만 아니라 핵전하에도 전력을 공급해야 했습니다. 이러한 목적을 위해 열 배터리를 사용해야했습니다.

1955년 9월 K-3 Leninsky Komsomol 핵잠수함의 건조가 시작되었습니다. 이는 1955년 1월 미국 핵잠수함 노틸러스(Nautilus) 취역에 대한 강제적 대응이었다. 배터리는 가장 취약한 링크 중 하나로 밝혀졌습니다. 현재 N.S. Lidorenko는은과 아연을 기반으로 한 원소 사용을 제안했습니다. 배터리의 에너지 용량은 5배 증가하여 장치는 빔에 100만 줄을 포함하여 시간당 약 40,000암페어를 전달할 수 있게 되었습니다. 2년 후, 레닌스키 콤소몰(Leninsky Komsomol)은 전투 임무에 나섰습니다. N.S.의 리더십 하에 만들어진 제품의 신뢰성과 효율성이 입증되었습니다. Lidorenko 배터리 장치는 미국 제품보다 3배 더 강력한 것으로 나타났습니다.

N.S. 의 다음 단계 Lidorenko는 어뢰용 전기 배터리를 개발하고 있었습니다. 작은 용량의 독립된 전원이 필요하다는 어려움이 있었지만 이를 성공적으로 극복했습니다.

유명한 Korolev "seven"(R-7 로켓) 제작 작업이 특별한 장소를 차지하고 있습니다. 대규모 미사일 작업 수행의 출발점은 I.V.가 서명한 1946년 5월 13일 소련 각료회의 결의안이었습니다. 스탈린. 요즘 일부 언론인들은 우리나라 지도부가 우주 프로젝트, 주로 군사적 이익을 위해 기울인 관심을 설명하려고 노력하고 있습니다. 당시 이용 가능한 다큐멘터리 자료에서 알 수 있듯이 이것은 사실과 거리가 멀습니다. 물론 예외도 있었습니다. 그래서 N.S. 흐루시초프는 믿을 수 없다는 표정으로 S.P.의 메모를 여러 번 읽었습니다. Korolev는 그러나 KGB 의장이 American Red Stone 로켓의 발사 실패에 대해 보고한 후에야 문제를 심각하게 받아들여야 했고, 그 결과 미국 기계가 오렌지 크기의 위성을 궤도에 발사할 수 있다는 결론이 나왔습니다. 그러나 Korolev 자신에게는 R-7 로켓이 우주로 날아갈 수 있다는 것이 훨씬 더 중요했습니다.

1957년 10월 4일, 세계 최초의 인공지구 위성 발사에 성공했습니다. 위성의 자율 전원 공급 시스템은 N.S. Lidorenko.

두 번째 소련 위성은 개 라이카를 태운 채 발사되었습니다. N.S.의 주도하에 만들어진 시스템 Lidorenko는 다양한 목적과 디자인의 다양한 전류 소스를 사용하여 위성에 중요한 기능을 제공했습니다.

이 기간 동안 N.S. Lidorenko는 당시 새롭고 끝없는 전원인 햇빛을 사용할 수 있는 가능성을 이해하게 되었습니다. 실리콘 반도체를 기반으로 한 광전지를 이용해 태양에너지를 전기에너지로 변환했다. 그 당시 물리학의 기본 작업이 완료되었으며, 입사된 태양 광자 복사를 변환하는 원리에 따라 작동하는 광전지(광변환기)가 발견되었습니다.

무게가 약 1.5톤에 달하는 자동 궤도 과학 실험실인 세 번째 소련 인공 지구 위성의 주요하고 거의 끝없는 에너지원이었던 것은 바로 이 소스(태양 전지판)였습니다.

인류 최초의 우주 비행 준비가 시작되었습니다. 잠 못 이루는 밤, 오랜 시간의 노력... 그리고 이제 오늘이 왔습니다. N.S.를 회상합니다. Lidorenko: "가가린 출시 하루 전, 수석 디자이너 협의회에서 문제가 결정되고 있습니다... 그들은 침묵하고 있습니다. Korolev: "자, 다시 한 번 말씀드리지만, 당신의 의견은 어떻습니까?" 이번에도 청중은 침묵했습니다. "그래서 나는 배뇨를 동의의 표시로 받아들입니다." Korolev가 서명하고 우리 모두 뒷면에 12개의 서명에 서명하고 Gagarin은 날아갑니다..."

가가린의 비행 한 달 전인 1961년 3월 4일, 역사상 처음으로 전략 미사일의 탄두가 요격되었습니다. 근본적으로 새로운 유형의 장비인 V-1000 대미사일 미사일의 동력원은 Kvant 협회에서 제작한 배터리였습니다.

1961년에는 20~50개의 배터리가 포함된 대형 블록의 복잡한 단일 전력 시스템을 갖춘 Zenit급 우주선 제작 작업도 시작되었습니다.

1961년 4월 12일 사건에 대해 존 케네디 미국 대통령은 이렇게 말했습니다. "러시아인들이 이번 10년을 열었습니다. 우리는 그것을 닫을 것입니다." 그는 달에 사람을 보내겠다는 의사를 밝혔습니다.

미국은 우주에 무기를 배치하는 것에 대해 진지하게 생각하기 시작했습니다. 60년대 초, 미군과 정치인들은 지휘소와 군사 미사일 기지로 이상적인 장소인 달을 군사화할 계획을 세웠습니다. 미 공군 사령관 스탠리 가드너(Stanley Gardner)는 다음과 같이 말했습니다. “20~30년 안에 달은 경제적, 기술적, 군사적 중요성에서 우리 눈에 지구상의 특정 핵심 지역 못지않은 가치를 갖게 될 것입니다. 그 소유를 위해 주요 군사 충돌이 일어났습니다.” .

물리학자 Zh. Alferov는 이종 구조 반도체(다양한 구성 요소를 하나의 원자 층에 층별로 증착하여 생성된 인공 결정)의 특성에 대한 일련의 연구를 수행했습니다.

NS Lidorenko는 이 이론을 대규모 실험과 기술에 즉시 구현하기로 결정했습니다. 세계 최초로 소련의 자동우주선 루노호트(Lunokhod)에 갈륨비소로 구동되는 태양전지가 탑재됐고 섭씨 140~150도 이상의 고온을 견딜 수 있다. 배터리는 Lunokhod의 힌지 뚜껑에 설치되었습니다. 1970년 11월 17일 모스크바 시간 오전 7시 20분, 루노호트 1호가 달 표면에 닿았다. 비행통제센터로부터 태양광 패널을 켜라는 명령이 내려졌습니다. 오랫동안 태양광 패널에서 응답이 없었지만 신호가 통과되었고 태양광 패널은 장치의 전체 작동 동안 탁월한 성능을 발휘했습니다. 첫날에 Lunokhod는 197m를 이동했고 두 번째 날에는 이미 1.5km를 이동했습니다.... 4개월 후인 4월 12일에 어려움이 발생했습니다. Lunokhod는 분화구에 떨어졌습니다... 결국 위험한 태양 전지로 뚜껑을 닫고 맹목적으로 반격하기로 결정했습니다. 그러나 위험은 보상을 받았습니다.

같은 시기에 Kvant 팀은 실내 온도 편차가 0.05도를 넘지 않는 향상된 신뢰성을 갖춘 정밀 온도 조절 시스템을 만드는 문제를 해결했습니다. 설치는 V.I 영묘에서 성공적으로 작동합니다. 레닌은 40년이 넘었습니다. 다른 여러 국가에서도 수요가 있는 것으로 나타났습니다.

N.S. 활동에서 가장 중요한 단계입니다. Lidorenko는 유인 궤도 정거장을 위한 전원 공급 시스템을 만들었습니다. 1973년에 이들 관측소 중 첫 번째인 Salyut 관측소가 거대한 태양 전지판 날개를 갖춘 궤도로 발사되었습니다. 이는 Kvant 전문가들의 중요한 기술적 성과였습니다. 태양전지는 갈륨비소 패널로 구성됐다. 지구의 햇빛이 비치는 쪽의 정거장이 작동하는 동안 잉여 전기는 전기 배터리로 전달되었으며 이 계획은 우주선에 실질적으로 무한한 에너지 공급을 제공했습니다.

Salyut, Mir 스테이션 및 기타 우주선에서의 사용을 기반으로 한 태양 전지판 및 전원 공급 시스템의 성공적이고 효율적인 작동은 N.S.가 제안한 우주 에너지 개발 전략의 정확성을 확인했습니다. Lidorenko.

1982년 연구 및 생산 기업인 "Kvant" 팀은 우주 에너지 시스템 창설로 레닌 훈장을 받았습니다.

N.S.가 이끄는 Kvant 팀이 만들었습니다. Lidorenko, 전원 공급 장치는 우리나라의 거의 모든 군사 및 우주 시스템에 전력을 공급합니다. 이 팀의 발전은 다음과 같습니다. 순환 시스템국내 무기.

1984년에 Nikolai Stepanovich는 NPO Kvant의 수석 디자이너 자리를 떠났습니다. 그는 "Lidorenko Empire"라고 불리는 번성하는 기업을 떠났습니다.

NS Lidorenko는 기초 과학으로 돌아가기로 결정했습니다. 방향 중 하나로서 그는 에너지 변환 문제에 대한 해결책을 적용하는 새로운 방법을 사용하기로 결정했습니다. 출발점은 인류가 생성된 에너지의 40%만 사용하는 법을 배웠다는 사실이었습니다. 전력 산업의 효율성을 50% 이상 높일 수 있다는 희망을 높이는 새로운 접근 방식이 있습니다. N.S. 의 주요 아이디어 중 하나입니다. Lidorenko는 새로운 기본 에너지원을 찾는 가능성과 필요성입니다.

자료 출처: 이 자료는 이전에 인쇄로 반복적으로 출판된 데이터와 영화 "Trap for the Sun"(A. Vorobyov 감독, 1996년 4월 19일 방영)을 기반으로 작성되었습니다.

태양광 패널과 우주선 에너지 공급 시스템의 성공적이고 효율적인 운영은 N.S.가 제안한 우주 에너지 개발 전략의 정확성을 확인하는 것입니다. Lidorenko.

ISS의 태양전지

태양전지 - 여러 개가 결합된 광전 변환기(광전지) - 태양 에너지를 직접 전류로 변환하는 반도체 장치와는 달리 태양열 수집기, 냉각수 재료의 가열을 생성합니다.

태양 복사를 열 및 전기 에너지로 변환할 수 있는 다양한 장치는 태양 에너지 연구의 대상입니다(그리스어 helios Ήλιος, Helios -). 광전지와 태양열 집열기의 생산은 다양한 방향으로 발전하고 있습니다. 태양광 패널은 마이크로 계산기에 내장된 것부터 자동차와 건물의 지붕을 차지하는 것까지 다양한 크기로 제공됩니다.

이야기

최초의 태양전지 프로토타입은 아르메니아 출신의 이탈리아 광화학자인 Giacomo Luigi Ciamician에 의해 만들어졌습니다.

1954년 4월 25일, 벨 연구소는 최초의 실리콘 기반 태양전지를 생산한다고 발표했습니다. 전류. 이 발견은 Calvin Souther Fuller, Daryl Chapin 및 Gerald Pearson이라는 회사의 세 직원이 수행했습니다. 그로부터 불과 4년 후인 1958년 3월 17일, 최초의 태양광 패널을 장착한 뱅가드 1호가 미국에서 발사되었고, 불과 두 달 뒤인 1958년 5월 15일 소련에서도 스푸트니크 3호가 발사되었습니다. 태양 전지판을 사용합니다.

공간에서 사용

태양광 패널은 태양광 패널을 얻는 주요 방법 중 하나입니다. 전기 에너지 on: 재료를 소비하지 않고 오랫동안 작동하며 동시에 원자력과 달리 환경 친화적입니다.

그러나 태양으로부터 먼 거리(궤도 너머)로 비행하는 경우 태양 에너지의 흐름이 태양으로부터의 거리의 제곱에 반비례하기 때문에 사용이 문제가 됩니다. 반대로 비행하면 태양 전지판의 전력이 크게 증가합니다 (금성 지역에서는 2 배, 수성 지역에서는 6 배).

광전지 및 모듈의 효율성

대기 입구(AM0)의 태양 복사 플럭스 전력은 평방 미터당 약 1366와트입니다(AM1, AM1.5, AM1.5G, AM1.5D 참조). 동시에, 매우 흐린 날씨에 유럽에서 태양 복사의 특정 전력은 심지어 낮에도 100W/m² 미만일 수 있습니다. 산업적으로 생산되는 일반적인 태양광 패널을 사용하면 이 에너지를 9~24%의 효율로 전기로 변환할 수 있습니다. 이 경우 배터리 가격은 정격 전력 와트당 약 1~3달러 정도가 됩니다. 태양광 전지를 사용한 산업용 전력 생산의 경우 kWh당 가격은 0.25달러가 될 것입니다. 유럽 태양광 발전 협회(EPIA)에 따르면 2020년까지 태양광 시스템을 통해 생산되는 전기 비용은 kW당 €0.10 미만으로 떨어질 것입니다. 산업용 주거용 건물에 설치하는 경우 kWh당 0.15€ 미만입니다.

2009년에 Spectrolab(보잉 자회사)은 41.6% 효율의 태양전지를 시연했습니다. 2011년 1월에는 이 회사의 태양전지 효율 39%가 시장에 출시될 것으로 예상됐다. 2011년 캘리포니아 회사인 Solar Junction은 5.5x5.5mm 태양전지에서 43.5%의 효율을 달성했는데, 이는 이전 기록보다 1.2% 더 높은 수치입니다.

2012년 Morgan Solar는 폴리메틸메타크릴레이트(플렉시글래스), 게르마늄 및 갈륨 비소를 사용하여 집광 장치와 태양 전지가 장착된 패널을 결합한 Sun Simba 시스템을 만들었습니다. 패널이 고정되어 있을 때 시스템의 효율은 26~30%(연중 시간과 태양이 위치하는 각도에 따라 다름)로 결정질 실리콘 기반 태양전지의 실제 효율의 두 배입니다.

2013년에 Sharp는 44.4%의 효율로 인듐 갈륨 비소 베이스에 4x4mm 크기의 3층 태양 전지를 만들었고, Fraunhofer 태양 에너지 시스템 연구소, Soitec, CEA-Leti 및 Helmholtz 센터의 전문가 그룹이 참여했습니다. 베를린은 자신이 달성한 43.6%를 능가하는 44.7%의 효율로 프레넬 렌즈를 사용하여 광전지를 만들었습니다. 2014년에 프라운호퍼 태양 에너지 시스템 연구소(Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems)는 아주 작은 광전지에 빛을 집중시키는 렌즈 덕분에 효율이 46%인 태양 전지를 만들었습니다.

2014년 스페인 과학자들은 태양의 적외선 복사를 전기로 변환할 수 있는 실리콘으로 만든 광전지를 개발했습니다.

유망한 방향은 빛(즉, 주파수가 약 500THz인 전자기 방사선)에 의해 소형 안테나(약 200~300nm)에 유도된 전류를 직접 정류하여 작동하는 나노안테나를 기반으로 하는 광전지를 생성하는 것입니다. 나노안테나는 생산을 위해 값비싼 원자재를 필요로 하지 않으며 최대 85%의 잠재적 효율을 가지고 있습니다.

광전지의 효율성에 영향을 미치는 요인

광전지의 구조적 특징으로 인해 온도가 증가함에 따라 패널의 성능이 저하됩니다.

광전지 패널의 성능 특성으로 볼 때 최고의 효율을 달성하려면 부하 저항을 올바르게 선택해야 한다는 것이 분명합니다. 이를 위해 태양광 패널은 부하에 직접 연결되지 않고 다음을 제공하는 태양광 시스템 제어 컨트롤러를 사용합니다. 최적 모드패널 작동.

생산

단일 광전지는 충분한 전력을 생산하지 못하는 경우가 많습니다. 따라서 특정 수의 태양광 셀이 소위 태양광 모듈로 결합되고 유리판 사이에 보강재가 장착됩니다. 이 조립은 완전히 자동화될 수 있습니다.

60여년 전, 태양광 발전의 실용시대가 시작되었습니다. 1954년 3명의 미국 과학자가 최초의 실리콘 기반 태양전지를 세상에 선보였습니다. 무료 전기를 얻을 것이라는 전망은 매우 빠르게 실현되었으며 전 세계의 주요 과학 센터가 태양열 발전소 건설에 착수했습니다. 태양광 패널의 첫 번째 "소비자"는 우주 산업이었습니다. 위성에 탑재된 배터리가 자원을 빠르게 소모하고 있었기 때문에 다른 곳과 마찬가지로 재생 가능 에너지원이 필요한 곳이 바로 이곳이었습니다.

그리고 불과 4년 후, 우주의 태양광 패널은 무기한 임무를 시작했습니다. 1958년 3월, 미국은 태양광 패널을 탑재한 위성을 발사했습니다. 두 달도 채 안 된 1958년 5월 15일, 소련은 스푸트니크 3호를 태양광 패널을 탑재한 지구 주위의 타원형 궤도로 발사했습니다.

국내 최초 우주 태양광발전소

스푸트니크 3호의 바닥과 앞부분에는 실리콘 태양전지판이 설치됐다. 이러한 배열 덕분에 태양을 기준으로 궤도에 있는 위성의 위치에 관계없이 거의 지속적으로 추가 전기를 수신할 수 있게 되었습니다.

세 번째 인공위성. 태양광 패널이 선명하게 보입니다.

탑재된 배터리는 20일 이내에 수명이 다했으며, 1958년 6월 3일 위성에 설치된 대부분의 기기의 전원이 꺼졌습니다. 그러나 태양 복사를 연구하는 장치, 수신된 정보를 지상으로 전송하는 무선 송신기, 무선 신호등은 계속 작동했습니다. 온보드 배터리가 고갈된 후 이 장치는 태양광 패널로 완전히 전원을 공급 받았습니다. 무선 신호 장치는 1960년 지구 대기권에서 위성이 소실될 때까지 거의 작동했습니다.

국내 우주광에너지 개발

설계자들은 최초의 발사체 설계 단계에서부터 우주선의 전원 공급 장치에 대해 생각했습니다. 결국, 우주에서는 배터리를 교체할 수 없습니다. 즉, 우주선의 활성 수명은 탑재된 배터리의 용량에 의해서만 결정됩니다. 첫 번째와 두 번째 인공지구위성은 온보드 배터리만 장착했는데, 이 배터리는 작동 몇 주 후에 방전되었습니다. 세 번째 위성을 시작으로 이후의 모든 우주선에는 태양 전지판이 장착되었습니다.

우주의 주요 개발 및 제조 업체 태양광 발전소연구 및 생산 기업 "Kvant"가있었습니다. Kvant 태양전지판은 국내 거의 모든 우주선에 설치되어 있습니다. 처음에는 실리콘 태양전지였습니다. 그들의 힘은 주어진 크기와 무게에 의해 제한되었습니다. 그러나 Kvant 과학자들은 완전히 새로운 반도체인 갈륨비소(GaAs)를 기반으로 한 세계 최초의 태양전지를 개발하고 제조했습니다.

또한 세상에 유사품이 전혀 없는 완전히 새로운 헬륨 패널이 생산에 투입되었습니다. 이번 신제품은 메쉬나 스트링 구조의 기판에 고효율 헬륨 패널을 적용한 제품이다.

뒷면이 메시와 끈으로 되어 있는 헬륨 패널

양방향 감도를 갖춘 실리콘 헬륨 패널은 저궤도 우주선에 설치하기 위해 특별히 설계 및 제조되었습니다. 예를 들어, 국제 우주 정거장의 러시아 부분(Zvezda 우주선)의 경우 양방향 감도를 갖춘 실리콘 기반 패널이 제조되었으며 한 패널의 면적은 72m²입니다.

Zvezda 우주선의 태양 전지

뛰어난 비중 특성을 지닌 유연한 태양전지도 비정질 실리콘을 기반으로 개발되어 생산에 들어갔습니다. 무게가 400g/m²에 불과한 이 배터리는 220W/kg의 표시로 전기를 생성했습니다.

비정질 실리콘 기반의 유연한 젤 배터리

태양 전지의 효율성을 향상시키기 위해 Big Space가 헬륨 패널에 미치는 부정적인 영향을 밝히기 위해 광범위한 지상 기반 연구 및 테스트가 수행되었습니다. 이를 통해 기한 내에 다양한 유형의 우주선용 태양전지 생산에 착수할 수 있게 되었습니다. 활동적인 일최대 15년.

금성 임무 우주선

1965년 11월, 4일 간격으로 두 대의 우주선 베네라 2호와 베네라 3호가 우리와 가장 가까운 이웃인 금성을 향해 발사되었습니다. 이것들은 완전히 동일한 두 개의 우주 탐사선이었는데, 그 주요 임무는 금성에 착륙하는 것이었습니다. 두 우주선 모두 이전의 지구 근처 우주선에서 입증된 갈륨 비소를 기반으로 한 태양 전지판을 장착했습니다. 비행 중에는 두 탐사선의 모든 장비가 중단 없이 작동했습니다. Venera-2 스테이션에서는 26회, Venera-3 스테이션에서는 63회의 통신 세션이 수행되어 이 유형의 태양전지에 대한 가장 높은 신뢰성이 확인되었습니다.

제어 장비의 고장으로 인해 Venera 2호와의 통신이 두절되었지만 Venera 3호 스테이션은 계속해서 이동했습니다. 1965년 12월 말, 지구의 명령에 따라 궤도가 수정되어 1966년 3월 1일에 정거장은 금성에 도달했습니다.

이 두 관측소의 비행 결과 얻은 데이터는 새로운 임무 준비 시 고려되었으며 1967년 6월에는 새로운 자동 관측소인 Venera-4가 금성을 향해 발사되었습니다. 이전 두 모델과 마찬가지로 총 면적 2.4m²의 갈륨 비소 태양 전지판이 장착되었습니다. 이 배터리는 거의 모든 장비의 작동을 지원했습니다.

역 "Venera-4". 아래는 하강 모듈입니다.

1967년 10월 18일, 하강 차량이 분리되어 금성 대기에 진입한 후, 관측소는 하강 차량의 무선 송신기에서 지구로 신호를 중계하는 역할을 포함하여 궤도에서 작업을 계속했습니다.

루나 미션의 우주선

갈륨비소를 기반으로 한 태양전지는 Lunokhod-1과 Lunokhod-2였습니다. 두 장치의 태양광 패널은 힌지형 커버에 장착되어 전체 작동 기간 동안 충실하게 작동했습니다. 또한 한 달 동안 작동하도록 설계된 프로그램과 자원인 Lunokhod-1에서 배터리는 계획보다 3배 더 긴 3개월 동안 지속되었습니다.

Lunokhod-2는 4개월 남짓 동안 달 표면에서 37km의 거리를 작업했습니다. 장비가 과열되지 않았다면 여전히 작동할 수 있습니다. 장치는 흙이 느슨한 새로운 분화구에 떨어졌습니다. 오랫동안 미끄러졌지만 결국 후진 기어로 나올 수 있었습니다. 그가 구멍에서 나왔을 때 태양광 패널이 있는 덮개 위에 소량의 흙이 떨어졌습니다. 주어진 열 체제를 유지하기 위해 접힌 태양 전지판은 밤에 하드웨어 구획의 상단 덮개 위로 내려졌습니다. 분화구를 떠나 뚜껑을 닫은 후 흙이 하드웨어 구획으로 떨어져 일종의 단열재가되었습니다. 낮에는 온도가 100도 이상으로 상승하여 장비가 견딜 수 없어 고장났습니다.

새로운 반도체 재료를 사용하여 최신 나노기술을 사용하여 제조된 현대 태양광 패널은 무게를 크게 줄이면서 최대 35%의 효율성을 달성할 수 있게 되었습니다. 그리고 이 새로운 헬륨 패널은 지구 근처 궤도와 심우주로 전송되는 모든 장치에서 충실하게 작동합니다.