¿Ha convergido la elección de los tipos de uniones fotovoltaicas para las naves espaciales más nuevas en una solución óptima?

En la tierra, la unión de la celda fotovoltaica para la producción en masa tiende a ser solo silicio, aunque hay una variedad de tipos de materiales: monocristalino, multicristalino o policristalino, o incluso amorfo.

Acabo de leer que los Voyagers usaban fosfuro de indio (InP), Wikipedia dice que el arseniuro de galio (GaAs) es común, y he leído que algunos satélites usan dispositivos de múltiples capas de células solares de triple unión que se usan cuando se logra la máxima eficiencia absoluta.

¿Hay alguna razón, además del precio de compra , que impida que todos los satélites nuevos utilicen las celdas de mayor eficiencia? Y, de hecho, ¿las diferentes células tienen la mejor eficiencia en las diferentes condiciones que se encuentran en los vuelos espaciales?

Fotos de la energía fotovoltaica de Juno de la NASA:

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Respuestas (2)

Este artículo de 2008 fue la mejor encuesta de tendencias en tecnología fotovoltaica para el espacio que pude encontrar (requiere suscripción a IEEE). Generaliza y establece esencialmente que los satélites en GEO han tenido una demanda constante de más potencia, y que los satélites en MEO o LEO han tenido una demanda constante de mayor tolerancia a la radiación (potencia superior al final de su vida útil). Ha habido mejoras continuas en la tecnología fotovoltaica en ambos frentes y costos reducidos. Los fabricantes de satélites han aprovechado estas mejoras, aunque con cautela para asegurarse de que la tecnología esté calificada para el espacio. El documento menciona el papel de las celdas de múltiples uniones como una gran parte de esto, pero no señala una marca o diseño en particular como en lo que la industria está convergiendo.

La masa, el margen de potencia y el espacio disponible en el cohete son las mayores compensaciones que se tienen en cuenta al elegir una tecnología de celdas solares. La herencia de vuelo del diseño del panel solar también es una consideración. Por último, para algunas misiones puede ser más económico usar más paneles de un diseño estándar ofrecido por un fabricante.

Creo que la temperatura tendría el mayor efecto en el funcionamiento de la celda en diferentes misiones. El espectro solar no cambiaría (aunque sería más tenue con otras diferencias). La degradación por radiación también podría ser una consideración, especialmente para una misión como Juno, pero no tengo ninguna fuente que compare diferentes materiales.

Pregunta similar respondida aquí.

¿Puede responder: " ¿Ha convergido la elección de los tipos de uniones fotovoltaicas para las naves espaciales más nuevas en una solución óptima? " con "sí" o "no" y dar algunos ejemplos de opciones de uniones fotovoltaicas para respaldar su posición?
Encontré un documento de 2008 que habla sobre las tendencias en energía fotovoltaica para uso espacial y edité mi respuesta. Está de acuerdo con mi corazonada de que la tendencia es simplemente usar mejor tecnología a medida que se desarrolla y se vuelve confiable y barata.
Entonces, ¿tal vez el silicio podría usarse en situaciones de bajo costo, GaAs e InP de unión única ya no se usan realmente, y en su mayoría son dispositivos de unión múltiple los que se usan ahora?
Sí. Si es el más barato debido a su uso en semiconductores en general, bajo riesgo para la salud y debido a la investigación de paneles baratos para energía en la Tierra. Las celdas de unión múltiple requieren capas adicionales entre las capas "principales". Los materiales comúnmente incluyen GaAs c-Si, InGaP, Ge, InGaAs (sin ningún orden en particular). La elección depende de la longitud de onda de interés. Las celdas simples de GaAs son las mejores celdas de unión única con una eficiencia intermedia y todavía se usan comúnmente.

Por supuesto que no. Hasta que se determine el material fotovoltaico 'perfecto' (¿cuándo esperaría que sucediera? ¿5 años? ¿5 décadas? ¿5 siglos?), nos veremos obligados a utilizar materiales menos que perfectos. Dados diferentes criterios, por ejemplo, presupuesto, masa, tiempo de vida, intensidad de la luz (¿hacia el Sol o lejos?), el "óptimo" variará.

Este no es un mal enfoque predeterminado para tomar en ausencia de experiencia específica, pero es bastante escaso para una respuesta .
¿Ha convergido la elección de los tipos de uniones fotovoltaicas para las naves espaciales más nuevas en una solución óptima?
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