Немецкие ученые создали солнечные батареи из аналога лунного реголита

Солнечные батареи для будущих лунных поселений можно делать на месте из лунного реголита. Это доказал эксперимент, проведенный немецкими учеными, сумевшими сделать солнечные элементы из аналога лунного реголита. Об этом говорится в исследовании, опубликованном в журнале Device.

<strong>Солнечные батареи для будущих лунных поселений можно делать на месте из лунного реголита. Это доказал эксперимент, проведенный немецкими учеными, сумевшими сделать солнечные элементы из аналога лунного реголита. Об этом говорится в исследовании, <a href="http://dx.doi.org/10.1016/j.device.2025.100747">опубликованном</a> в журнале Device. </strong>

С увеличением внимания частных компаний и государственных агентств к Луне все более реальным становится перспектива возведения на ее поверхности в обозримом будущем постоянных обитаемых баз. Одной из главных проблем их функционирования станет обеспечение их энергией, причем солнечной энергии, считают ученые, будет отдаваться предпочтение.

Однако этому могут помешать проблемы, связанные с доставкой солнечных батарей или материалов для их изготовления на Луну, их эффективностью и стойкостью к космической радиации — по оценкам, стоимость доставки килограмма груза на поверхность Луны составляет порядка $1 млн.

Ученые под руководством Феликса Лана из Университета Потсдама (Германия) решили выяснить, можно ли создавать эффективные и легкие солнечные панели из лунного реголита прямо на поверхности спутника. «Используемые сегодня в космосе солнечные батареи восхитительны, их эффективность достигает 30-40%, но за эту эффективность приходится платить, — пояснил Лан. — Они очень дорогие и относительно тяжелые, поскольку в них в качестве покрытия используется стекло или толстая фольга».

В своей работе ученые использовали созданный в Техническом университете Берлина земной аналог лунного реголита, который в необходимых пропорциях состоит из таких соединений, как SiO2, Al2O3, CaO и оксидов металлов. В эксперименте ученые нагревали измельченный в порошок реголит до 1550 градусов в течение трех часов, а затем медленно охлаждали, в итоге получив довольно прозрачное стекло.

Далее они использовали стекло, как подложку для солнечного элемента, но не традиционного, полупроводникового, а на основе минерала перовскит. Это соединение уже много лет считается перспективным материалом для использования в фотоэлектрических элементах за счет его дешевизны, простоты получения и высокой эффективности. Каждый грамм этого соединения, отправленный в космос, позволяет получить примерно в сто раз более энергии, чем традиционные солнечные элементы.

<div class="intext-grey">

«Если вы снизите вес на 99%, то вам не нужны суперэффективные элементы с эффективностью 30%, вам достаточно иметь их больше на Луне, — пояснил Лан. — Плюс, наши элементы более стабильны в условиях радиации, в то время как другие разрушаются со временем».

</div> Стандартные солнечные элементы со временем в космосе приобретают бурый оттенок, который блокирует свет и снижает эффективность. Эксперименты на земле с излучением космического уровня показали, что «лунное» стекло имеет естественный буроватый оттенок благодаря примесям, содержащимся в лунной пыли, который предотвращает дальнейшее потемнение, что делает стекло более стойким к радиации.

Подобрав оптимальную толщину стекла и состав, ученым удалось достичь десятипроцентной эффективности преобразования света, а, делая стекло более прозрачным, этот показатель можно довести до 23%, уверены они.

«Перовскитные солнечные элементы, выполненные на основе стекла из лунного реголита, позволят сделать солнечные элементы площадью 400 квадратных метров, для которых с Земли нужно будет доставить лишь 1 кг сырья», — прогнозируют ученые. При этом для плавления реголита не потребуется дополнительной энергии — печь может быть выполнена на основе параболических зеркал или линз Френеля, способных сконцентрировать солнечный свет и достичь нужной температуры. Этот эксперимент может быть проведен в будущем в ходе реализации одной из посадочных миссий на Луну, надеются ученые.