p Cientistas do Centro Skoltech para Ciência e Tecnologia de Energia, o Instituto de Problemas de Física Química da RAS, e o Departamento de Química da MSU apresentaram células solares baseadas em polímeros conjugados e derivados de fulereno que demonstram estabilidade de radiação recorde e suportam radiação gama de> 6, 000 Gy, aumentando as esperanças de sua operação estável na órbita próxima à Terra por mais de 10 anos ou até mais. Os resultados do estudo foram publicados em Materiais e interfaces aplicados ACS . p Quando a União Soviética lançou o primeiro satélite há cerca de 60 anos, seu sinal de rádio transmitido em três frequências poderia ser capturado em qualquer lugar da Terra. Contudo, três semanas depois, o transmissor ficou em silêncio, tendo consumido toda a energia fornecida pelas baterias de bordo que representavam a maior parte do peso do satélite. Uma lição foi aprendida desde o primeiro lançamento, e todos os satélites que se seguiram carregavam células solares que convertem a energia da luz em eletricidade para alimentar os sistemas eletrônicos de bordo. Células solares de silício e conversores fotoelétricos baseados nos elementos dos grupos 3 e 5 da tabela periódica (A3B5) são as variedades mais comuns, apesar de suas múltiplas desvantagens, incluindo peso pesado e, Portanto, uma relação baixa energia / peso. Como se não bastasse, eles são frágeis e facilmente afetados pela radiação ionizante:ao contrário dos fluxos de partículas de alta energia que podem ser afastados por encapsulamento, os raios gama têm alta capacidade de penetração e são mais difíceis de controlar. A formação e o acúmulo de defeitos induzidos por radiação em uma estrutura cristalina de semicondutores inorgânicos convencionais causam grave degradação de suas propriedades eletrônicas e rápida deterioração da eficiência das células solares.

p Nas últimas duas décadas, células solares orgânicas têm atraído muita atenção graças ao seu peso leve, flexibilidade e relações de energia para peso sem precedentes de 10 a 20 W / g, que os tornam um candidato promissor para aplicações espaciais, embora sua estabilidade à radiação ainda seja mal compreendida.

p Mais cedo, um grupo de pesquisadores liderado pelo professor da Skoltech Pavel Troshin estudou a estabilidade à radiação de células solares de perovskita e mostrou que os haletos de chumbo complexos da geração atual são muito sensíveis aos raios gama para serem usados ​​no espaço. Os pesquisadores estavam muito mais otimistas sobre as células solares orgânicas, que exibiu excelente estabilidade à radiação em seu estudo recente.

p "Os polímeros conjugados contendo carbazol selecionados para o estudo garantem uma longa vida útil e eficiência de conversão de luz bastante alta de células solares em condições terrestres padrão, como demonstramos em 2015. Neste artigo, examinamos o comportamento de dois sistemas modelo de polímero de fulereno expostos a raios gama. Um dos dois sistemas exibiu estabilidade de radiação recorde, com as células solares retendo mais de 80% de sua eficiência inicial após a exposição a 6, 500 Gy de raios gama, uma dose que os satélites próximos à órbita terrestre devem receber durante 10 anos ou mais. Esta é apenas uma de nossas primeiras conquistas neste impulso de pesquisa e buscaremos o desenvolvimento de células solares orgânicas ainda mais estáveis ​​e eficientes para aplicações espaciais, "diz o primeiro autor do artigo, Ilya Martynov.

p A alta estabilidade à radiação revelada por células solares orgânicas baseadas em polímeros conjugados contendo carbazol é indicativa de seu extenso potencial espacial, com seu peso leve, flexibilidade e alta relação energia / peso permitindo uma redução significativa no peso do lastro e aumento na carga útil.

p "A implantação de velas solares espaciais feitas de células solares de plástico flexíveis representa uma oportunidade atraente para aumentar a potência dos conversores fotoelétricos nos satélites, "diz o Prof. Troshin.