Определена эффективность межзвездных солнечных панелей

• 12.10.2023
• 104 просмотра

Фото: NASA

Ученые определили эффективность солнечных панелей на основе органических фотоэлектрических элементов в различных звездных системах, в том числе в системе красного карлика Проксимы Центавра. Результаты исследования, опубликованные в журнале Scientific Reports, показывают, что межзвездные зонды могут получать энергию от света других звезд, однако ее количество может быть меньше, чем в случае с Солнцем.

Известно, что органические фотоэлектрические элементы подходят для использования в солнечных парусах межзвездных зондов благодаря их гибкости и легкости. У этой технологии есть преимущество перед более распространенными кремниевыми элементами, поскольку их можно настроить на разные длины волн.

Электроны, находящиеся в ячейке элемента, должны захватить достаточно энергии от фотонов, чтобы перепрыгнуть через запрещенную зону и попасть в зону проводимости, где они образуют электрический ток. Использование различных органических материалов позволяет отрегулировать ширину запрещенной зоны так, чтобы фотоэлектрический элемент получал больше энергии из фотонов определенной длины волн.

Хотя более широкая запрещенная зона хорошо подходит для солнечного света, для света Проксимы Центавра потребуется узкая запрещенная зона. Например, смоделированный солнечный элемент с широкой запрещенной зоной имеет теоретическую эффективность 18,9 процента для солнечного света, но только 0,9 процента для Проксимы Центавра. Напротив, модель с узкой запрещенной зоной имеет теоретическую эффективность 12,6 процента для Проксимы Центавра.

Поскольку красные карлики излучают гораздо меньше света, чем Солнце, даже при хорошей эффективности отдельные солнечные элементы не смогут производить то количество энергии, которое мы можем получить от Солнца. Таким образом, солнечные панели межзвездных зондов должны быть значительно больше, что увеличит их вес и стоимость.