Sluneční kolektor

Sluneční kolektory jsou zařízení, která změní světlo do elektřiny. Oni jsou voláni sluneční po slunci nebo “Sol” protože slunce je nejvíce silný zdroj dostupného světla pro použití. Oni jsou někdy nazýváni photovoltaics, který míní “lehký-elektřina”. Sluneční baterie nebo PV buňky se spoléhají na photovoltaic účinek pohlcovat energii slunce a působit proud k toku mezi dvěma oppositely poplatkovými vrstvami. Většina běžného užití pro sluneční kolektory je pro kosmické lodě, zahrnovat celou NASA kosmickou loď to obíhat okolo Země a Marsu a kosmická loď to jdou do blízkých komet nebo asteroidů.

Krystalický křemík a arsenide gallium jsou typické volby materiálů na sluneční kolektory. Gallium arsenide krystaly jsou pěstovány obzvláště pro photovoltaic použití, ale křemíkové krystaly jsou dostupné v méně-drahé standardní pruty, který být produkován hlavně pro spotřebu v mikroelektronickém průmyslu.

Když vystavený k přímému slunečnímu světlu u 1 Au, 6-průměr centimetru křemíková buňka může produkovat proud o 0.5 ampere u 0.5 volt. Gallium arsenide je více účinný. Krystalické pruty jsou krájeny do tenoučkých disků, leštil se odstranit škodu lávkování, dopants jsou představeny do plátků a kovové vodiče jsou uloženy na každém povrchu: tenká mřížka na slunci-protější strana a obvykle plochý list na jiný. Kosmická loď sluneční kolektory jsou postaveny z těchto buňek uřezaných do vhodných tvarů, chránil před radiací a škodou zacházení na předním povrchu propojením na krycím sklíčku, a stmelený na substrátu (jeden přísný panel nebo ohebná přikrývka), a elektrické přípojky jsou vyrobeny v sériích-paralelní určovat úplné výstupní koncové napětí. Cement a substrát musí být thermally napomáhající, protože v letu buňky inklinují k teplu nahoru od pohlcování infračervené energie, které není přeměněno na elektřinu. Od buňky topení sníží provozní efektivitu to je žádoucí minimalizovat topení. Substrát je podporován na deployable strukturální kostře. Výsledná shromáždění jsou nazývána slunečními kolektory nebo slunečními sadami.

Sluneční kolektor je sbírka slunečních baterií. Ačkoli každé sluneční baterie poskytují relativně malé množství síly, mnoho slunečních baterií rozšířených přes velké území může poskytovat dost síly být užitečný. Dostat většina síly, sluneční kolektory musí být zaměřen přímo u slunce. Kosmická loď být stavěn tak že sluneční kolektory mohou být otočné jak kosmická loď navrhne. Tak, oni mohou vždy zůstat v přímé cestě světelných paprsků bez ohledu na to jak kosmická loď je zaměřena. Kosmická loď být obvykle navrhnut se slunečními kolektory to může vždy být zaměřeno u slunce, dokonce jak zbytek skupiny kosmické lodi se pohybuje, hodně jako tank věžička může být zamířena nezávisle kde tank je běžný. Mechanismus stopování je často včleněn do slunečních sad k živobytí sada ukazovala ke slunci.

Sluneční kolektory potřebují mít hodně plochy povrchu, která může být zaměřena ke slunci, zatímco kosmická loď se pohybuje. Více oblast řezné plochy míní více elektřina může být konvertoval od světelné energie od slunce. Někdy, satelitoví vědci záměrně určují sluneční kolektory k “pryč ukazovat,” nebo ven přímé politické angažovanosti od slunce. Toto se stane jestliže baterie jsou kompletně nabité a množství elektřiny potřebovalo je nižší než množství elektřiny dělalo. Zvláštní síla bude jen být ventilovaná dopravit do prostoru jako teplo.

To se datuje, sluneční síla byla praktická zkouška pro kosmickou loď operovat ne dál od slunce než orbita Marsu. Například, Magellan, Kazí globálního inspektora, a Mars pozorovatel používal sluneční sílu jak dělal Zemi-obíhající, Hubble prostorový dalekohled. Pro budoucí mise, to je žádoucí redukovat sluneční sadovou hmotu a ke zvýšení síla vytvářela na jednotkovou plochu. Toto bude redukovat celkovou kosmickou loď masový, a smět dělat operaci sluneční-poháněl raketu proveditelný u větších vzdáleností ze slunce.

Solar sadová hmota mohla být redukována s tenký-film photovoltaic buňky, ohebné všeobecné substráty a složené podpůrné struktury. Solar sadová efektivita mohla být zlepšena použitím nových photovoltaic buněčných materiálů a slunečními koncentrátory, které zesílí sluneční světlo incidentu.

Photovoltaic koncentrátorové sluneční sady pro primární volby síla kosmické lodi jsou zařízení, která zesílí sluneční světlo na photovoltaics. Tento design používá plochou čočku, volal Fresnel čočku, který vezme rozlehlou oblast slunečního světla a zkoncentruje to na menším bodu. Stejný princip je zvyklý na ohně začátku (nebo spálit mravence!) s lupou na slunečném dni.

Solar koncentrátory dají jeden z těchto čoček přes každou sluneční baterii. Toto zaostří světlo z velké koncentrátorové oblasti dole k menší buněčné oblasti. Toto dovolí množství drahých slunečních baterií být redukován množstvím koncentrace. Koncentrátory pracují nejlépe když tam je jediný zdroj světla a koncentrátor může být zaměřen správně u toho. Toto je ideální ve vesmíru, kde slunce je jediný světelný zdroj. Sluneční baterie jsou nejdražší část slunečních sad a sady jsou často velmi drahá část kosmické lodi. Tato technologie dovolí cenám být ukrojený významně přímo k využití méně materiálu.

Nyní náklady spojené se slunečními elektrickými panely dělají je nepraktický v aplikacích kde konvenční “mřížková” síla je snadno dostupná. Jestliže ceny energie vylezou dostatečně, nebo jestliže průlom ve výrobě by měl nastat to redukuje výrobní ceny slunečních baterií sám, toto nemůže být pravdivé v relativně blízké budoucnosti.