Перспективные СБ для межпланетных (и не только) аппаратов

[Mexannik]

Господа, а 20 кг / кВт это что же, полмегаватта в 10 тонн уложится?  

Ну можно попробовать... только для больших батарей там еще весить будут механизмы раскрытия, развёртывания и т.п.

 

20кг/кВт это с механизмами

[Mexannik]

Это ж красота какая - готовый буксир на ЭРД за сто лимонов, лэндеры к Луне таскать, практически "недорого, со склада в Москве"?

В 10 тонн как раз за 100 лимонов реально получить реахтур мегаватта эдак на 3-4

... И вместе с реактором получить убийственную радиацию, из-за которой Ваш буксир не сможет приблизиться к обитаемой станции.  :twisted:

Так никто буксир к станции стыковать не собирается. Доставил контейнер на дальность 10 км и назад...  :lol:

[Fakir]

Господа, а 20 кг / кВт это что же, полмегаватта в 10 тонн уложится?  

Ну можно попробовать... только для больших батарей там еще весить будут механизмы раскрытия, развёртывания и т.п.

 

20кг/кВт это с механизмами

Доля массы механизмов для ОЧЕНЬ больших - мегаваттных - панелей будет расти.

[Димитър]

В 10 тонн как раз за 100 лимонов реально получить реахтур мегаватта эдак на 3-4

... И вместе с реактором получить убийственную радиацию, из-за которой Ваш буксир не сможет приблизиться к обитаемой станции.  :twisted:

Так никто буксир к станции стыковать не собирается. Доставил контейнер на дальность 10 км и назад...  :lol:

Похоже - это единственное решение...  
Значит, в комплекте с кораблями на ЯЭУ, нужен еше и буксир на ОС (что-то типа Парома - на химическом топливе ?). Он и будет возить грузы и пассажиры к КК с ЯЭУ, заходя со стороны теневой защиты.

Но остается еще вопрос - А как будем ремонтировать саму ЯЭУ? Или при первой повреде - реактор за борт!? ... и буксир, который уведет эго на безопасной орбиты - тоже в расход.

[Димитър]

Ну можно попробовать... только для больших батарей там еще весить будут механизмы раскрытия, развёртывания и т.п.  

20кг/кВт это с механизмами

Доля массы механизмов для ОЧЕНЬ больших - мегаваттных - панелей будет расти.

А не надо никаких механизмов раскрытия! Сделать роботов, которые будут собирать (раскрывать) СЭУ на орбите! (Американцы вроде уже делают?) Можно и под надзором космонавтов на МКС. А потом этих роботов возить вместе с кораблем не надо! Сделали свою работу - и остались на станцию собирать следующий корабль.  

На марсианском корабле Энергии заложили еще в 80-ых 5 - 6 кг/кВт. Считали лучшие специалисты СССР. Да еще за 25 прошедших лет никакой прогресс не произошел?

[Mexannik]

В 10 тонн как раз за 100 лимонов реально получить реахтур мегаватта эдак на 3-4

... И вместе с реактором получить убийственную радиацию, из-за которой Ваш буксир не сможет приблизиться к обитаемой станции.  :twisted:

Так никто буксир к станции стыковать не собирается. Доставил контейнер на дальность 10 км и назад...  :lol:

Похоже - это единственное решение...  
Значит, в комплекте с кораблями на ЯЭУ, нужен еше и буксир на ОС (что-то типа Парома - на химическом топливе ?). Он и будет возить грузы и пассажиры к КК с ЯЭУ, заходя со стороны теневой защиты.

Но остается еще вопрос - А как будем ремонтировать саму ЯЭУ? Или при первой повреде - реактор за борт!? ... и буксир, который уведет эго на безопасной орбиты - тоже в расход.

Паром это фигня!  А контейнеры сами будут стыковаться со станцией - своими силами, ну и обратно к буксиру - тоже своим ходом...  :lol:   :lol:   :lol:

ЯЭУ никак ремонтировать не будем - сразу сделаем хорошо. Хотя на низких орбитах ЯЭУ долго не протянет...  :lol:   :lol:   :lol:

[Lanista]

мб можно будет их орканить, выстрелить например магнитом на тросе и притянуть к станции...
только вот как тормозить на подлете не понятно... те всё равно надо ДУ ставить...
ну а как подлетит, ловить манипулятором...

[Mexannik]

мб можно будет их орканить, выстрелить например магнитом на тросе и притянуть к станции...
только вот как тормозить на подлете не понятно... те всё равно надо ДУ ставить...
ну а как подлетит, ловить манипулятором...

Да вы гурман!!!  :lol:  :lol:  :lol:

[Chilik]

Позволю себе вернуться к старой теме.

Ко мне пришёл майский номер Nature Photonics Technology Focus. Выпуск посвящён обзорам солнечной энергетики, правда, наземной. В сети пока лежит вот тут:
http://www.nature.com/nphoton/journal/v2/n5/techfocus/index.html
...

Меня, кстати, к полным текстам не пустили - хотя, казалось бы, локалка могла бы быть и подписана...

Что произошло - не совсем понятно, но сегодня я поимел полный номер по указанной выше ссылке и с работы, и из дома. Там около 4 Мб, отдельные статьи, естественно, меньше.
Прямая ссылка на файл - http://www.nature.com/nphoton/journal/v2/n5/pdf/techfocus.pdf

Короче, качайте, кому интересно. Сразу оговорюсь, что номер интересен мне, и, видимо будет интересен неспециалистам в этой области - это, скорее, микрообзоры некоторых направлений развития отрасли, для экспертов он совсем попсовый.
Почему не смогли скачать раньше - непонятно. Подозреваю, что "...разруха начинается в головах..." (C) и просто никто реально не попытался, памятуя об обычной платности этого ресурса.

[Fakir]

Хм, сегодня и у меня открылось - а в прошлый раз (и из той же самой локалки) посылало нафиг.

[Iltis]

вопрос не совсем по теме , но открывать новую ветку не хочется:

а какие (точнее чьи) ФЭП ставятся на солнечные батареи у наших аппаратов?

Своих то галлий-арсенидовых делать мы увы не умеем :(
По миру знаю трех производителей.

спасибо.

[Имxотеп]

Своих то галлий-арсенидовых делать мы увы не умеем

по-моему все-таки умеем: ОАО "Сатурн", у них свое производство в Краснодаре.
Делают GaAs ФЭП: кпд 26.8%, 300 Вт/м2, 1.7 кг/м2 - почти как в лучших домах Европы
Еще есть НПП "Квант" аналогичного профиля, там тоже должны были наладить произодство GaAs, хотя раньше они все делали из покупных гетероструктур.

[TestPilot]

Что произошло - не совсем понятно, но сегодня я поимел полный номер по указанной выше ссылке и с работы, и из дома. Там около 4 Мб, отдельные статьи, естественно, меньше.
Прямая ссылка на файл - http://www.nature.com/nphoton/journal/v2/n5/pdf/techfocus.pdf

Спасибо. Очень интересно было прочитать. А каковы ограничения на минимальную толщину моносиликоновых пластин? Как сказывается например упомянутое уменьшение толщины с 200 µm до 140µm или до 80 µm на эффективности получаемых в результате солнечных батарей? Хотябы приблизительное отношение.

[Iltis]

по-моему все-таки умеем: ОАО "Сатурн", у них свое производство в Краснодаре.
Делают GaAs ФЭП: кпд 26.8%, 300 Вт/м2, 1.7 кг/м2 - почти как в лучших домах Европы :)
Еще есть НПП "Квант" аналогичного профиля, там тоже должны были наладить произодство GaAs, хотя раньше они все делали из покупных гетероструктур.

 насколько я знаю, никто из вышеназванных не имеет пока своего ростового процесса. 26.8% это предыдущее поколение ФЭП на тройных гетеропереходах, последнее поколение дает 28%. следущий шаг - 30 % и понижение веса.
проблема в использовании новых  разработок в аппаратах - flight heritage.

никто не хочет быть первым в опробовании новых продуктов. дорого может получиться.

[Iltis]

Спасибо. Очень интересно было прочитать. А каковы ограничения на минимальную толщину моносиликоновых пластин? Как сказывается например упомянутое уменьшение толщины с 200 µm до 140µm или до 80 µm на эффективности получаемых в результате солнечных батарей? Хотябы приблизительное отношение.

стер свой первый ответ и написал все заново, т.к. не все так просто:

если речь идет о просто кремнии, то разница между 300 и 200 µм уже будет замена по величине тока из-за уменьшения объема в котором поглощается свет.

ФЭП же это больше чем просто кремнивая пластина: наличие например Al отражателя на обратной стороне  прибора позволит уменьшить толщину без особой потери  эффективности (тогдасвет проходит через прибор дважды), потом наличие back-scattering field (скажите мне как оно по русски :(  - высоколегированый слой  под базой) для снижения рекомбинации, качество и вид противоотражающего покрытия на поверхности........
с другой стороны, если ФЭП ну очень хороший (высокое время жизни носителей заряда), то уменьшение толщины ниже какого то порога  хотя и приведет к падению тока, но также вызовет возрастание напряжения (будет меньше рекомбинация в базе),  так что падение эффективности будет некоторым образом скомпенсировано.

[Fakir]

а какие (точнее чьи) ФЭП ставятся на солнечные батареи у наших аппаратов?

Надо полагать, что как свои, так и импортные. В зависимости от.

Своих то галлий-арсенидовых делать мы увы не умеем

Да кто вам такую ерунду сказал, и почему вы ему поверили?
На Луноходах были именно арсенид-галлиевые - кремний бы тех температух не выдержал. На Мире были арсенид-галлиевые. Ну, тогда еще однокаскадные, конечно.

[Iltis]

историю космонавтики я немного знаю
а речь как раз шла про трехкаскадные. других, пожалуй, сейчас и не ставят.

[Fakir]

А почему непременно трёх? А не двух- или сразу четырёх- ?
Опытные образцы фотоэлементов уже с пятью были, ЕМНИП, года два назад уже.


Года три назад мне в одной косм. конторе называли след. цифры - чтто забугорные GaAs СБ стоят порядка 1 млн. за киловатт, кремниевые - около 0,5 млн., наши кремниевые порядка 100 000, а наших GaAs нету.

Насколько это было верно тогда и верно сейчас - ручаться не возьмусь.

Вроде как встречал в инете упоминания и о наших каскадных (от "Луча"??). Да собственно в одном из номеров "Рос. космоса" за прошлый год была статья мужика из Питера (ЛФТИ, что ли) - вроде как говорил о закупке установки, которая позволит наладить серийное производство.

Но даже если предположить, что отечественных каскадных нет, что ж - может, и кремний ставят. Раз сильно дешевле - можно смириться и с большей массой, и меньшей стойкостью. Сделать запас - на круг может всё равно дешевле выйти.

[Iltis]

А почему непременно трёх?  А не двух- или сразу четырёх- ?

а потому что сейчас это то что "стандартно" ставится на зарубежные спутники. эпоха 2х каскадных СБ если и была, то очень короткая -  выигрыш по эффективности  по сравнению с кремниевыми СБ был невелик.  
современные 3х каскадные СБ  имеют  28% эфф. , как будущее заявляется  30%....

разработки 4х каскадных СБ тоже есть,  но там есть проблемы технологического плана -  растить требуемый материал четвертого p-n- перехода  ( если уж совсем  в детали, то нитриды)  очень сложная задача, не говоря уже о промышленном производстве.

есть также и вариаты 5 каскадных -  с (потенциально) еще лучшим использованием солнечного спектра.

Второй аспект  и второе направление разработок - это вес  СБ.
3х каскадные СБ  весят окло 86 миллигр/см2. (а цена 1 кг payload'a окло 25 кЕ).

чтто забугорные GaAs СБ стоят порядка 1 млн. за киловатт,

включая растаможку.. да, может быть......зависит от объема договора и степени интеграции (голые СБ, с зашитным стеклом).... у меня правда нет цифр.

статья мужика из Питера (ЛФТИ, что ли) - вроде как говорил о закупке установки, которая позволит наладить серийное производство.

 да, питерский Физтех (Физ-Техн Инст им Иоффе) весьма силен и в фотовольтаике тоже. Но если речь идет  не о разработках, а о пром. производстве то играют роль и другие факторы, а не только наличие установки. Именно этим объясняется то, что по миру есть только 3 "нормальных" производителя  3-каск. СБ. (Spectrolab/Boeing, AZUR SPACE, Emcore).

[Fakir]

а потому что сейчас это то что "стандартно" ставится на зарубежные спутники.

Вопрос - а надо ли нам непременно на это ориентироваться?

У нас если сами СБ и похуже (киловатт весит больше), зато стоит дешевле, а что тяжелее - так у нас и выведение (тем более для себя) НАМНОГО дешевле.

Если параметром оптимизации является цена, то еще сильно неочевидно, что лучше.

современные 3х каскадные СБ  имеют  28% эфф. , как будущее заявляется  30%....

Да вообще-то давным-давно и куда больше имеют. До 37% и выше.
Около 28% Спектролаб даже кремний предлагает.

НЯП, фишка в том, что получаемые фотоэлементы имеют довольно сильный разброс по параметрам (в одной из статей видел график).
Т.е. в партии "выпеченных" фотоэлементов КПД может варьироваться от, скажем, 28 до 35% - с максимум около 31% (все цифры условные).
Причём хвост распределения жиденький, из партии в 1000 пластинок КПД > 34 будут иметь два-три десятка.

Для космических применений вот такой отбор "хвоста" и делают - ессно, они еще и поэтому дороже "среднекоммерческих", к-е не сортируют специально - зато у тех и КПД "средний".

разработки 4х каскадных СБ тоже есть,  

Да как бы и не 5-ти

есть также и вариаты 5 каскадных -  с (потенциально) еще лучшим использованием солнечного спектра.

Ясное дело, что с лучшим
ЕМНИП, теоретически разумный предел - что-то 7 или 10... причём "последние" слой добавляют уже совсем небольшую долю КПД, так что по совокупности целесообразность не очень очевидна.

Второй аспект  и второе направление разработок - это вес  СБ.
3х каскадные СБ  весят окло 86 миллигр/см2. (а цена 1 кг payload'a окло 25 кЕ).

Для нас это не настолько критична - цена килограмма, тем более "для себя", мягко говоря, немного меньше

включая растаможку.. да, может быть......зависит от объема договора и степени интеграции (голые СБ, с зашитным стеклом).... у меня правда нет цифр.

Фиг знает. Про растаможку слов не было, просто цифры.

И со стеклом или без - тоже вопрос.
Наверное, брать можно и так и эдак - по крайней мере, Спектролаб вроде как ячейки вполне продаёт "россыпью".