Перспективные СБ для межпланетных (и не только) аппаратов

[Mexannik]

А кто как видит дальнейшее развитие СБ для межпланетных (и не только) КА?
На мой взгляд кремниевые СБ себя уже изжили в виду маленького к.п.д., а арсенид-галиевые пока довольно дороги. Кроме этого обычные планарные панели имеют  большую удельную массу порядка 20 кг/кВт. Думаю, что уменьшить уд. массу и стоимость СБ можно за счет применения концентраторов с арсенид-галиевыми ФЭПами. Причем концентраторы могут быть как зеркальными, так и линзовыми.
С помощью них, по прикидкам, уд. масса может быть снижена до 4...10 кг/кВт, а стоимость до уровня кремниевых СБ.

[Chilik]

планарные панели имеют  большую удельную массу порядка 20 кг/кВт. Думаю, что уменьшить уд. массу и стоимость СБ можно за счет применения концентраторов с арсенид-галиевыми ФЭПами. Причем концентраторы могут быть как зеркальными, так и линзовыми.

1 кВт = примерно квадратный метр при 100% кпд
Я очень хотел бы посмотреть на зеркальные или линзовые концентраторы и их структуры механической поддержки, которые при метровой площади имели бы вес меньше 10 кг. Если Вы думаете, что можно просто так взять свет и сфокусировать в маленькую точечку, и на этом поиметь экономию по площади полупроводника, то появляются две новые задачи (помимо механической структуры). Первая - отвод тепла от точки фокуса, там будет перегрев и поэтому никакой КПД. Вторая - необходимость достаточно точной ориентации панелей на Солнце. С точки зрения надёжности эксплуатации и устойчивости к нерасчётной ориентации аппарата это совсем плохо.
Стоимость собственно батареи не так уж и велика, мы же не на курятник в аризонщине её ставить собираемся.

[Андрей Суворов]

Строго говоря, у модели Боинг-702 раньше были концентраторы - зеркальные плёночные. Выяснилось, что они приводят к быстрой деградации в условиях реального полёта, поэтому от них отказались и увеличили площадь батарей.

[Дмитрий Виницкий]

Если концентраторы, то из них логически вырастает Стирлинг, или , там, турбина

[pkl]

Я лично любые перспективы связываю с ЯЭУ.

А, вот ещё: надувные СБ.

[sychbird]

В научноу литературе довольно большой поток публикаций по органическим СБ. КПД их пока ниже чем кремниевых, но регулярно увеличиваются. И число патентов растет. Правда надо учитывать процессы деградации. Таких данных не встречал.

[Fakir]

Зачем изобретать велосипед? Кремниевые и так уже почти отмерли (по причине как малого КПД, так и меньшей рад. стойкости и ресурсу по ср. с GaAs), концентраторы тоже проработаны достаточно подробно как в теории, так и на практике - см. СКАРЛЕТТ, СБ Дип Спейса.
Концентраторы дают не столько выигрыш по массе, сколько выигрыш по цене, и - немножко - ресурсу.

[Mexannik]

Зачем изобретать велосипед? Кремниевые и так уже почти отмерли (по причине как малого КПД, так и меньшей рад. стойкости и ресурсу по ср. с GaAs), концентраторы тоже проработаны достаточно подробно как в теории, так и на практике - см. СКАРЛЕТТ, СБ Дип Спейса.
Концентраторы дают не столько выигрыш по массе, сколько выигрыш по цене, и - немножко - ресурсу.

А ссылочкой в инете не поделитесь - почитать про это?

[Mexannik]

Строго говоря, у модели Боинг-702 раньше были концентраторы - зеркальные плёночные. Выяснилось, что они приводят к быстрой деградации в условиях реального полёта, поэтому от них отказались и увеличили площадь батарей.

К деградации ФЭПов?

[Mexannik]

планарные панели имеют  большую удельную массу порядка 20 кг/кВт. Думаю, что уменьшить уд. массу и стоимость СБ можно за счет применения концентраторов с арсенид-галиевыми ФЭПами. Причем концентраторы могут быть как зеркальными, так и линзовыми.

1 кВт = примерно квадратный метр при 100% кпд
Я очень хотел бы посмотреть на зеркальные или линзовые концентраторы и их структуры механической поддержки, которые при метровой площади имели бы вес меньше 10 кг. Если Вы думаете, что можно просто так взять свет и сфокусировать в маленькую точечку, и на этом поиметь экономию по площади полупроводника, то появляются две новые задачи (помимо механической структуры). Первая - отвод тепла от точки фокуса, там будет перегрев и поэтому никакой КПД. Вторая - необходимость достаточно точной ориентации панелей на Солнце. С точки зрения надёжности эксплуатации и устойчивости к нерасчётной ориентации аппарата это совсем плохо.
Стоимость собственно батареи не так уж и велика, мы же не на курятник в аризонщине её ставить собираемся.

А данных по стоимостям современных СБ у вас нет? Ну или ссылок - где можно об этом почитать?

На счет просто взять и сфокусировать я не думаю - видел кой какие проработки вопросов концентрации и теплоотвода - результаты многообещающие. Хотя на счет деградации оптических поверхностей конечно есть вопросы.

[Chilik]

А данных по стоимостям современных СБ у вас нет? Ну или ссылок - где можно об этом почитать?

Увы. Данных по кремниевым наземным системам море, это реально не очень дорого. Хотя стоимость "солнечной" электроэнергии в несколько раз выше, чем обычной, но там есть несколько моментов, например, необходимость создания промежуточных накопителей энергии для нивелирования разницы в суточных циклах генерации и потребления. Короче, для кремниевых систем цены скорее "земные", чем "космические". К тому же быстро падающие из-за перехода производства на крупносерийные объёмы.
А в космосе - арсенид галлия, двойные переходы (на HS-601 они уже были, про раньше просто не знаю). Недавно где-то в новостях пробегала система с тройным переходом и, соответственно, более высоким КПД. Плюс часто поминаемая здесь проблема с деградацией. Мелкое производство из экзотического и опасного материала с особыми требованиями по технологии и надёжности - дешёвым оно не будет никогда. Ну и лично моё пессимистическое вИдение этого мира: вместо одной панели СБ и двух панелей концентраторов всяко лучше запускать три панели СБ. Потому что есть вариант, при котором одна из панелей вдруг выходит из строя, и что тогда?

P.S. Моя предыдущая реплика была в основном вызвана словом "линзовые" про концентраторы. То, что концентратором можно обозвать обычную зеркальную панель, я как-то не догадался.  :? Но тут можно ожидать некоторого падени эффективности системы из-за наклонного падения лучей от панелей-отражателей.

[Fakir]

Краем уха слышал, что цена панели СБ для спутников порядка 1 млн./1 кВт для арсенида, порядка 0,5 млн./1 кВт для кремния (это "у них"), а отечественные кремниевые - порядка 100 000/кВт.
Это, как я понял, речь именно уже о панели, а не только фотоэлементы.
Цена на отдельные "космические" фотоэлементы разных типов, ЕМНИП, на сайте Спектролаба есть.

А ссылочкой в инете не поделитесь - почитать про это?

Погуглите SCARLETT + Deep Space.

P.S. Моя предыдущая реплика была в основном вызвана словом "линзовые" про концентраторы. То, что концентратором можно обозвать обычную зеркальную панель, я как-то не догадался.  :? Но тут можно ожидать некоторого падени эффективности системы из-за наклонного падения лучей от панелей-отражателей.

На ДипСпасе вполне линзовые, и нормально слетали.

[Azteckium]

Поищите информацию по европейскому Proba-1, они там что-то бодяжили с СБ.
ИМХО, СБ будут потихоньку вытесняться другими источниками, в первую очередь ядерными (в ООН уже идут дискуссии), с развитием технологии - химическими.

[Fakir]

Не выгугливается толком ничего.
В чём там суть?

[Shin]

Не выгугливается толком ничего.
В чём там суть?

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/227/17.shtml

Хотя, на первый взгляд, ничего сверхестественного там нет.

[Fakir]

Торможу... не вижу вообще - что там и где про СБ?

[Shin]

Торможу... не вижу вообще - что там и где про СБ?

Да нифига и нет почти:

На внешних панелях размещены солнечные батареи с элементами на арсениде галлия, обеспечивающие мощность до 90 Вт. В систему электропитания входят также никель-кадмиевая аккумуляторная батарея на 7 А·час и шина питания на 28 В.

Непонял я новизны. Может человек имел в виду другие спутники Proba, там еще 2-й и 3-й были кажется.

[Shin]

Скорее что-то было на Proba-2

...an experimental solar panel with a solar flux concentrator
...Deployable solar panels with 3-Junction GaAs cells

http://www.esa.int/techresources/ESTEC-Article-fullArticle_par-50_1134728792936.html

[sychbird]

http://www.npp-kvant.ru/production/photo/cosmic.php

[Azteckium]

Да, Proba-2, лукавый попутал.
Она должна улететь с еврокотом(?) в этом году.