ИСТИНА

Проведен сравнительный анализ перспективных материалов для создания солнечных батарей, предназначенных для длительной эксплуатации в условиях Луны с учетом их эффективности, радиационной и термической стабильности. Особое внимание уделено возможности использования тонкопленочных солнечных элементов. Рассмотрены потенциальные возможности получения энергетических материалов и материалов для солнечных батарей с использованием ресурсов, имеющихся на Луне, проанализированы возможные варианты энергообеспечения для объектов лунной инфраструктуры.

A comparative analysis of promising materials for the creation of solar batteries intended for long-term operation in the conditions of the Moon taking into account their effectiveness, radiation and thermal stability was carried out. Particular attention is paid to the possibility of using thin-film solar cells. Potential possibilities for obtaining energy materials and materials for solar cells using the resources available on the Moon are considered, and possible energy supply options for lunar infrastructure facilities are analyzed.

Объектом исследования являются новые материалы и устройства для фотоэлектрического преобразования энергии, которые могут быть использованы для долговременной эксплуатации в условиях Луны. Цель работы – разработка предложений по использованию новых материалов высокоэффективных и радиационно-стойких солнечных батарей для объектов лунной инфраструктуры, а также исследования перспективных энергетических и энергодвигательных установок, применимых для мобильных лунных объектов. В работе будет проведен всесторонний анализ основных характеристик различных типов солнечных батарей с точки зрения возможностей их использования в условиях лунных баз и мобильных объектов лунной инфраструктуры. Будут проанализированы возможности получения материалов для солнечных батарей и энергоемких веществ с использованием лунных минеральных ресурсов. Планируется рассмотреть комплексные решения по обеспечению электроснабжения устройств различной мощности, в частности, мобильных объектов с использованием солнечных батарей и других источников энергии, возможные варианты накопления, хранения и передачи энергии. В результате работы будут сформулированы предложения по использованию новых материалов для солнечных батарей, предназначенных к длительной эксплуатации в условиях Луны на различных этапах осуществления лунной деятельности, а также определены перспективные направления дальнейших исследований и разработок в этой области.

В рамках договора по теме НИР «Пастораль-МГУ-2016» нами был проведен критический анализ существующих типов аккумуляторов и первичных источников энергии, используемых для этих целей. Этот анализ показал, что в любых вариантах ключевым типом первичных источников энергии для осуществления лунной деятельности являются солнечные батареи, поскольку Солнце является важнейшим неисчерпаемым источником лучистой энергии, а условия Луны, в целом, благоприятны для достаточно эффективного использования этой энергии при современном уровне характеристик фотоэлектрических преобразователей. Вместе с тем, проведенные ранее исследования выявили существенные недостатки и ограничения, которые присущи разработанным и используемым (в том числе, в космической деятельности) солнечным батареям с точки зрения возможности их долговременного использования для решения амбициозных и масштабных задач освоения Луны (как в автономном, так и в обитаемом режиме). Таким образом, возникает необходимость разработки новых подходов к созданию материалов и конструкций солнечных элементов, сочетающих высокую удельную эффективность (на единицу массы), технологичность, хорошие механические характеристики, а также устойчивость к факторам лунной среды с учетом их вариаций в зависимости от места расположения объекта и солнечной активности.

Показано, что наряду с используемыми в настоящее время устройствами на основе соединений типа AIIIBV, перспективным является применение тонкослойных солнечных элементов нового поколения на основе CdTe, а также CIGS с применением гибких металлических и полимерных подложек. Рассмотрены различные аспекты стабильности материалов солнечных батарей в условиях Луны, особенности технологии их производства и применения.