태양 전지 구조. 계획, 설명

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프레임 태양광 모듈

태양 전지 및 그 제조 방법에 대한 많은 변형 및 산업 개발이 있습니다. 그 중 하나인 표준 단결정 실리콘 태양 전지의 설계에 대해 간략하게 설명하겠습니다. 태양 전지의 일반적인 모습은 그림 2.1에 나와 있습니다.

프레임 태양광 모듈은 알루미늄 프로파일 프레임으로 둘러싸인 패널 형태로 만들어집니다. 이 패널은 금속 타이어로 전기적으로 연결된 두 개의 밀봉(라미네이팅) 필름 층 사이에 태양 전지가 배치된 유리판으로 구성된 광전지 발전기입니다. 밀봉 필름의 바닥층은 보호 필름 층에 의해 외부 영향으로부터 보호됩니다. 모듈 하우징 내부에는 다이오드 블록이 부착되어 있으며 그 덮개 아래에는 모듈을 연결하기 위한 전기 접점이 있습니다.

그림 2.1. 태양 전지 설계(확대하려면 클릭)

기본 기술 요구 사항

1. 원료는 화학적으로 순도가 높고 물성이 안정해야 합니다.

2. 태양광 전지는 최소한의 비용으로 대량 생산되어야 합니다. 제조 공정의 전반적인 제어와 높은 수준의 정확도를 보장하는 것이 필요합니다.

3. 태양 전지는 (종종 유해한) 환경에서 최소 20년의 수명을 가져야 합니다. 일사 집중이 없더라도 광전지의 작동 온도는 -30에서 +200까지 다양할 수 있다는 점을 고려해야 합니다.°C. 전기 접점은 안정적이어야 하며 모든 유형의 부식으로부터 보호되어야 합니다. 장치는 방수가 되어야 합니다.

4. 요소 중 하나의 파괴가 전체 시스템의 고장으로 이어지지 않도록 설계되어야 합니다. 이를 위해 요소가 고장난 경우 다른 요소의 고장 가능성을 배제해야하는 병렬 및 직렬 연결이 사용됩니다.

5. 조립식 모듈은 접근하기 어렵고 외딴 지역으로의 운송에도 적합해야 합니다.

광전지의 종류

가장 일반적인 상업용 태양 전지는 평면 실리콘 웨이퍼 전지입니다. 또한 태양 전지의 전체 비용을 줄여 효율성을 높이고 생산되는 에너지 비용을 줄이기 위해 다양한 대체 유형 및 디자인이 개발되고 있습니다. 표 2.1은 다양한 광전지를 간략하게 요약한 것입니다.

표 2.1. 태양 전지의 주요 재료의 매개 변수

(확대하려면 클릭하십시오)

노트. 1. AM 1 조사 조건에서 최적의 밴드갭은 1,4~1,5eV입니다. 2. 온도가 상승하면 밴드 갭이 감소합니다. 표는 주변 온도에 대한 데이터를 보여줍니다.

저자: 마고메도프 A.M.

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Dennis Tito는 2001년 20만 달러의 비용으로 ISS에 도착한 최초의 우주 관광객으로 유명하며, 투자 회사인 Wilshire Associates를 이끄는 매우 부유한 사람입니다. 또한 2013년 초 Dennis Tito는 유인 우주선을 화성 주변으로 비행하는 것을 목표로 하는 Inspiration Mars Foundation을 설립했습니다. 달에 우주 비행사의 착륙은 또한 우리 행성 위성의 비행으로 시작되었습니다. Dennis Tito는 15-17년마다 발생하는 지구-화성 반대를 사용하기를 원합니다. 현재 화성, 태양 및 지구의 중력의 상호 작용이 연료를 절약하기 때문에 화성으로의 여행은 덜 어렵습니다.

인스피레이션 마스(Inspiration Mars)는 화성에서 지구로 돌아오는 1,3억km, 501일의 여정을 제공합니다. 동시에 우주선은 늦어도 2018년 초까지 붉은 행성으로 가야 합니다. 남은 시간에 그런 복잡한 임무를 준비하는 것은 불가능해 보입니다. 그러나 실제로 이 프로젝트를 현실화할 수 있는 기회가 있습니다. 이를 위해 우주 비행에 대비하여 기업과 정부 간의 새로운 협력 모델을 사용하는 것이 제안됩니다.

이 모델은 Dennis Tito의 노하우입니다. 이것은 NASA에서 현재 시행하고 있는 우주선 개발을 위한 전통적인 계약이나 보조금이 아닙니다. 그러나 이 분야의 발전도 사용될 것입니다. 민간 기업의 투자가 정부의 우주 기술 테스트 프로그램으로 원활하게 유입되어 이를 보완하고 더 야심차게 만들 것이라는 아이디어입니다.

따라서 화성 비행의 경우 NASA에서 개발 중인 새로운 중발사체 SLS의 시험 발사를 사용하는 것이 좋습니다. NASA는 어쨌든 SLS 로켓을 발사할 예정이기 때문에 대략적으로 "공백"을 탑재체로 사용하여 이 발사를 화성에 우주선을 발사하는 더 큰 목표에 사용할 수 있습니다. 물론 프로토타입의 승무원이 처음 발사되는 동안 SLS는 없을 것입니다. 그들은 도킹된 연료 탱크와 엔진이 있는 소형 ISS 모듈과 같은 미래의 승무원을 수용하도록 설계된 우주선만 궤도에 올려놓을 것입니다. 무거운 SLS 로켓은 무게가 100톤이 넘는 구조물을 우주로 발사할 수 있으므로 2-3명의 승무원으로 화성 주변을 비행할 수 있는 본격적인 장치에 충분합니다. 이 차량은 하강 차량(지구로 하강하기 위한), 연료 탱크 및 엔진이 도킹되는 가압 거주 및 서비스 모듈로 구성됩니다.

실험적인 SLS 로켓이 화성 우주선을 궤도에 진입시킨 후, 사람들은 인증된 유인 비행과 잠재적으로 더 안전한 로켓을 타고 우주선에 갈 것입니다. 가까운 지구 궤도에 "주차"된 화성 우주선으로의 운송으로 개인 우주선 Cygnus, Dragon 또는 "먼" Orion 우주선을 사용할 수 있습니다. 일단 도킹되면 우주선은 화성 수송선의 일부가 될 것이며 미래의 임무에서 지구-지구 궤도 수송선은 붉은 행성에 착륙하는 데 사용될 수 있습니다. 지구 착륙은 처음에 화성 우주선의 일부이며 거주 가능한 구획과 탱크 사이에 위치한 두 번째 우주선의 도움으로 수행됩니다.

이러한 계획의 장점은 분명합니다. 모듈식 화성 우주선은 궤도에서 조립할 수 있으며 다른 행성으로의 비행을 위해 설계된 1-2개의 Orion 유형 우주선으로 보완할 수 있습니다. 더 긴 임무를 위해 추가 거주 가능/서비스 모듈을 궤도에 배치한 다음 화성 우주선과 도킹할 수 있습니다. 궤도에서의 도킹 기술은 잘 발달되어 있어 문제가 예상되지 않습니다. 또한 무인 발사가 안전하며 지구 궤도에 문제가 발생할 경우 우주인은 항상 화성 수송선에 전달한 우주선으로 돌아올 수 있습니다.

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