Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà nghiên cứu đã gửi perovskite và pin mặt trời hữu cơ trên một tên lửa vào không gian. Các pin mặt trời chịu được các điều kiện khắc nghiệt trong không gian, tạo ra năng lượng từ ánh sáng mặt trời trực tiếp và ánh sáng phản chiếu từ bề mặt Trái đất. Công trình đặt nền móng cho ứng dụng gần Trái đất trong tương lai cũng như các sứ mệnh không gian sâu tiềm năng.
Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu ở Đức đã gửi perovskite và pin mặt trời hữu cơ trên một tên lửa vào vũ trụ. Các pin mặt trời chịu được các điều kiện khắc nghiệt trong không gian, tạo ra năng lượng từ ánh sáng mặt trời trực tiếp và ánh sáng phản chiếu từ bề mặt Trái đất. Công trình được xuất bản ngày 13 tháng 8 trên tạp chí Joule , đặt nền tảng cho việc ứng dụng Trái đất gần trong tương lai cũng như các sứ mệnh không gian sâu tiềm năng.
Một trong những mục tiêu của các nhiệm vụ không gian là giảm thiểu trọng lượng thiết bị mà tên lửa mang theo. Trong khi các tấm pin mặt trời silicon vô cơ hiện tại được sử dụng trong các sứ mệnh không gian và vệ tinh có hiệu suất cao, chúng cũng rất nặng và cứng. Công nghệ mới nổi của perovskite lai và pin mặt trời hữu cơ siêu nhẹ và linh hoạt trở thành một ứng cử viên lý tưởng cho các ứng dụng trong tương lai.
Tác giả cấp cao Peter Müller-Buschbaum của Đại học Kỹ thuật Munich ở Đức cho biết: “Điều quan trọng trong lĩnh vực kinh doanh này không phải là hiệu quả, mà là công suất điện sản xuất trên mỗi trọng lượng, được gọi là công suất cụ thể”. “Loại pin mặt trời mới đạt giá trị từ 7 đến 14 miliwatt trên cm vuông trong chuyến bay của tên lửa.”
Được chuyển sang dạng lá siêu mỏng, một kg (2,2 pound) pin mặt trời của chúng ta sẽ có diện tích hơn 200 mét vuông (2,153 feet vuông) và sẽ sản xuất đủ năng lượng điện cho 300 bóng đèn 100 W tiêu chuẩn. Con số này gấp mười lần so với những gì mà công nghệ hiện tại đang cung cấp.
Vào tháng Sáu năm 2019, tên lửa phóng ở miền bắc Thụy Điển, nơi tên lửa vào không gian và đạt 240 km (149 dặm) ở độ cao. Các tế bào perovskite và pin mặt trời hữu cơ, được đặt ở trọng tải, đã chịu đựng thành công các điều kiện khắc nghiệt trên chuyến bay của tên lửa – từ lực ầm ầm và nhiệt khi cất cánh đến ánh sáng UV mạnh và chân không cực cao trong không gian. Tên lửa là một bước tiến lớn. Đi tới tên lửa thực sự giống như đi vào một thế giới khác.
Ngoài việc hoạt động hiệu quả trong không gian, perovskite và pin mặt trời hữu cơ cũng có thể hoạt động trong điều kiện ánh sáng yếu. Khi không có ánh sáng trực tiếp vào pin mặt trời truyền thống, pin thường ngừng hoạt động và sản lượng điện bằng không. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra một sản lượng năng lượng được cung cấp bởi ánh sáng khuếch tán yếu phản xạ từ bề mặt Trái đất từ perovskite và các tế bào năng lượng mặt trời hữu cơ không tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời.
Müller nói: “Đây là một gợi ý hay và xác nhận rằng công nghệ này có thể đi vào những gì được gọi là sứ mệnh không gian sâu, nơi bạn sẽ gửi chúng ra ngoài không gian, cách xa mặt trời, nơi các tế bào năng lượng mặt trời tiêu chuẩn sẽ không hoạt động. -Buschbaum. “Có một tương lai thực sự thú vị cho loại công nghệ này, mang những pin mặt trời này vào nhiều sứ mệnh không gian hơn trong tương lai.”
Nhưng trước khi phóng thêm nhiều pin mặt trời mới vào không gian, Müller-Buschbaum cho biết một trong những hạn chế của nghiên cứu là thời gian tên lửa bay trong không gian ngắn, với tổng thời gian là 7 phút. Bước tiếp theo là sử dụng các ứng dụng lâu dài trong không gian, chẳng hạn như vệ tinh, để hiểu tuổi thọ, tính ổn định lâu dài và tiềm năng đầy đủ của tế bào.
Đây là lần đầu tiên những pin mặt trời hữu cơ và perovskite này xuất hiện trong không gian, và đó thực sự là một cột mốc quan trọng. Điều thực sự thú vị là điều này hiện đang mở đường cho việc đưa các loại pin mặt trời này vào nhiều ứng dụng hơn trong không gian. Về lâu dài, điều này cũng có thể giúp đưa các công nghệ này sử dụng rộng rãi hơn trong môi trường trên cạn của chúng ta.
Các tác giả đã nhận được hỗ trợ tài chính từ Deutsche Forschungsgemeinschaft, Trường Cao học Quốc tế về Vật liệu Chức năng Có trách nhiệm với Môi trường của Đại học Munich, và TUM.solar.
Nguồn truyện:
Tài liệu do Cell Press cung cấp . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.
Tham khảo Tạp chí :