Vědci ve Spojeném království testovali výkon solárních článků z teluridu kadmia rozmístěných na satelitu AlSat-1N 3U CubeSat v letech 2016 až 2022. Jejich zjištění ukazují, že zařízení nevykazovala žádné významné změny výkonu ani žádné známky

Vědci ve Spojeném království testovali výkon solárních článků z teluridu kadmia rozmístěných na satelitu AlSat-1N 3U CubeSat v letech 2016 až 2022. Jejich zjištění ukazují, že zařízení nevykazovala žádné významné změny výkonu ani žádné známky delaminace. 

Mezinárodní výzkumný tým zjistil, že solární články z teluridu kadmia (CdTe) nevykazovaly žádné známky delaminace článků ani zhoršení zkratového proudu a sériového odporu. A to po téměř šestiletém provozu na satelitu obíhajícím kolem Země.

Vědci integrovali buňky do družice AlSat-1N 3U CubeSat. Ta byla 26. září 2016 vypuštěna z Indie na oběžnou dráhu 661 km × 700 km.

,,Jsme velmi potěšeni, že mise navržená tak, aby trvala jeden rok, stále funguje i po šesti,“ řekl hlavní autor výzkumu Craig Underwood. „Tato podrobná data ukazují, že panely odolávaly záření. Jejich tenkovrstvá struktura se nezhoršila v drsných tepelných a vakuových podmínkách vesmíru.

Výzkumníci postavili buňky pro testování pomocí ultratenkého, pro vesmírného použití kvalifikovaného aluminosilikátového krycího skla dopovaného cerem. Ten vyvinul poskytovatel fotonických produktů Qioptiq Space Technology (QST). Na tento substrát nanesli transparentní vodivý oxid (TCO) a tenkovrstvé CdTe vrstvy pomocí metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD).

„Vedoucí v oboru tehdy a nyní ve výrobě CdTe je společnost First Solar Inc.. Ta využívá vysokorychlostní depozici par (HR VTD),“ zdůraznili akademici. „Autoři předpokládají, že jakékoli budoucí rozsáhlé přijetí CdTe přímo na krycí sklo by využilo tento vyzrálý výrobní proces HR VTD s přirozeně nižšími výrobními náklady než MOCVD.“

Článek se navrhl s předním kontaktem z oxidu zinečnatého (AZO) dopovaného hliníkem, vrstvou oxidu zinečnatého s vysokým odporem (HRT), okénkovou vrstvou ze sulfidu kadmia a zinku (Cd 0,3 Zn 0,7_S) typu n. Dále kadmiem dopovaným arsenem teluridový (CdTe:As) absorbér typu p, zlaté (Au) kontakty a 100 μm tlusté sklo QST.

Testování výkonu solárních článků z teluridu kadmia

Při testování na Zemi dosáhl článek průměrné účinnosti přeměny energie 12,1 %, proudu naprázdno 788 mV, hustoty zkratového proudu 28,0 mA·cm⁻² a faktoru plnění 76,4 %.

Podle výzkumného týmu buňky na oběžné dráze vydržely teplotní cykly mezi +85 °C a -40 °C. A to bez významné změny výkonu nebo známky delaminace.

Jejich I–V měření a následné testování však ukázala, že zařízení utrpěla významnou degradaci bočníkového odporu. ,,Připisujeme to difúzi zlata ze zadního kontaktu. A to do vrstvy CdTe tvořící mikro-shunty podél hranic zrn," upřesnili. ,,Jakákoli budoucí demonstrace technologie CdTe TFSC vyžaduje vývoj nové architektury zadního kontaktu. A to proto, aby se využil skutečný potenciál těchto buněk pro lety do vesmíru."

Jejich výsledky se uvedly v článku „IAC-22-C3.3.8 Šest let výsledků vesmírných letů z experimentu AlSat-1N Thin-Film Solar Cell (TFSC)“. Ten se publikoval v Acta Astronautica. ,,Zjištění by mohla připravit cestu pro komerčně životaschopné solární farmy ve vesmíru," uvedli vědci.

Výzkumný tým zahrnuje akademiky z University of Surrey a Swansea University ve Spojeném království. Ale také z Alžírské vesmírné agentury (ASAL). Vědci z University of Surrey navrhli nástroje pro měření výkonu buněk na oběžné dráze. Zatímco Surrey Space Center a ASAL navrhly satelit. Vědci z Centra pro výzkum sluneční energie na univerzitě ve Swansea vyvinuli články CdTe.

Zdroj: pv-magazine, TowPoint