توسط : پژوهشگران کرهجنوبی موفق به توسعه نوعی شیشه پوششدار ویژه پنلهای خورشیدی فضایی شدهاند که با استفاده از لایه نازک اکسید روی آلایشیافته با آلومینیوم (AZO)، توان حفاظتی شیشه کوارتز در برابر تابش الکترونی را بهطور چشمگیری افزایش میدهد.
پژوهشگران برای شیشه محافظ ماژولهای خورشیدی فضایی، بهجای شیشههای متداول آلاییده با سریم، از یک پوشش اکسید رسانای شفاف (TCO) استفاده کردند و در این میان، اکسید روی آلاییده با آلومینیوم (AZO) را بهعنوان نمونه شاخص این نوع پوشش برگزیدند. به گفته محققان، این پوشش علاوه بر نقش حفاظتی در برابر تابش، از تجمع بارهای الکتریکی فضایی که منجر به ایجاد میدانهای الکتریکی موضعی میشوند نیز جلوگیری کرده و از طریق تخلیه مؤثر بار، احتمال وقوع تخلیههای الکترواستاتیکی (ESD) را کاهش میدهد.
در این مطالعه، دو روش پسفرآوری برای لایه نازک AZO شامل تابش فرابنفش (UV) و بازپخت حرارتی مورد آزمایش قرار گرفت. عملکرد چهار نمونه زیرلایه با یکدیگر مقایسه شد: شیشه کوارتز بدون پوشش، لایه AZO رشدیافته اولیه، AZO تحت تابش با UV و شیشه کوارتز پوشاندهشده با AZO بازپختشده حرارتی.
نتایج مجموعهای گسترده از آزمونها نشان داد که در مقایسه میان این دو روش، بازپخت حرارتی کارایی بالاتری در حذف «ترکیبات آلی و حلالهای باقیمانده» داشته و همچنین در «القای تبلور در لایه نازک AZO که در ابتدا ماهیتی آمورف داشت» مؤثرتر بوده است.
همچنین مشاهده شد که بازپخت حرارتی، اثر حفاظتی این پوشش را در برابر تابش الکترونی بهطور محسوسی افزایش میدهد. به گفته پژوهشگران، «در شرایط تابش الکترونی با انرژی ۱.۲ مگاالکترونولت و شار ذرهای در بازه ۱×۱۰¹⁵ تا ۳×۱۰¹⁵ الکترون بر سانتیمتر مربع، شیشه کوارتز پوشاندهشده با AZO بازپختشده حرارتی عملکرد حفاظتی بهتری نسبت به شیشه کوارتز بدون پوشش از خود نشان داد.»
در ادامه، شیشه پوشاندهشده با AZO در ماژولهای بزرگتر با مساحت ۳۰ سانتیمتر مربع، مبتنی بر فناوری سلولهای خورشیدی III-V مدل 4G32C مورد آزمایش قرار گرفت. براساس نتایج منتشرشده در مقاله، پس از تابش پرتو الکترونی، افت بازده تبدیل توان این ماژولها تنها ۲.۳۷ درصد بود، درحالیکه ماژولهای کپسولهشده با شیشه کوارتز بدون پوشش، کاهش ۴.۱۸ درصدی بازده را تجربه کردند.
پژوهشگران در جمعبندی خود اعلام کردند که این نتایج نشان میدهد لایههای نازک AZO میتوانند بهعنوان لایههای حفاظتی قابلاعتماد در برابر تابش عمل کرده و بهطور معناداری به افزایش دوام بلندمدت و پایداری عملکرد ماژولهای خورشیدی فضایی کمک کنند.
«یونگهوان لی»، نویسنده مسئول، توضیح داد که لایههای AZO در این پژوهش با استفاده از روش پوششدهی پاششی لایهنشانی شدهاند. به گفته وی، این گروه پژوهشی پیشتر موفق به ایجاد پوششهای یکنواخت روی زیرلایههایی بزرگتر از ۳۰ در ۳۰ سانتیمتر شده است؛ ابعادی که برای نمونههای ماژول کافی بوده و قابلیت توسعه به تولید انبوه را نیز دارد.
این گروه تحقیقاتی که مطالعات مستمری در حوزه مواد شیشه محافظ و ماژولهای فضایی، ازجمله پوششهای مقاوم در برابر تابش و روشهای کپسولهسازی سبکوزن انجام میدهد، اکنون بر توسعه نسل بعدی ماژولهای خورشیدی فضایی متمرکز شده است. هدف از این پژوهشها، کاهش وزن ماژولها به منظور پایین آوردن هزینههای پرتاب و همچنین کاهش حجم آنها از طریق طراحیهای انعطافپذیر و قابل استقرار در فضا عنوان شده است.
جزئیات این تحقیق در مجله RSC Advances منتشر شده است.
اخیرا نیز پژوهشگران عملکرد سلولهای خورشیدی مبتنی بر کالکوژنید آنتیموان را پس از قرار گرفتن در معرض تابش پروتونی بررسی کردند. نتایج نشان داد که این سلولها مقاومت بسیار بالایی در برابر تخریب ناشی از این نوع تابش دارند و بنابراین گزینهای امیدوارکننده برای استفاده در فضا محسوب میشوند.
