Транспортировка материалов в космос чрезвычайно дорога – один килограмм на Луну стоит миллион евро. Поэтому целесообразно использовать ресурсы, доступные на месте. С этой целью исследовательская группа под руководством доктора Феликса Ланга из Потсдамского университета и доктора Штефана Линке из Берлинского технического университета объединила лунный реголит со сверхтонким перовскитом для создания эффективных лунных солнечных элементов. Этот многообещающий гибридный подход может позволить осуществлять простое и масштабируемое производство солнечных элементов на Луне для обеспечения энергией будущих лунных жилых комплексов или даже городов.
Будущим лунным поселениям потребуется огромное количество энергии. Поскольку на Луне отсутствует атмосфера, Солнце является идеальным источником энергии для выработки электроэнергии с помощью фотоэлектрических элементов. В своем исследовании Джулиан Маурисио Куэрво Ортис из Потсдамского университета и Хуан Карлос Гинес Паломарес из Берлинского технического университета вместе со своими коллегами изучили лунные солнечные элементы на основе перовскита, использующие реголит — распространенное на Луне сырье — в качестве подложки для фотоактивных слоев. Это позволяет избежать транспортировки до 99 процентов материалов, необходимых для производства солнечных элементов на Луне. Эти два молодых исследователя являются первыми авторами статьи, опубликованной сегодня в журнале «Device».
«Главное в нашем исследовании то, что мы можем извлекать стекло, необходимое для наших солнечных батарей, непосредственно из лунного реголита без какой-либо обработки», — говорит руководитель проекта Феликс Ланг, возглавляющий младшую исследовательскую группу Freigeist в Институте физики и астрономии, финансируемую фондом VW Foundation. «Кроме того, этот процесс можно масштабировать для производства солнечных элементов с использованием небольшого количества оборудования и очень низкими затратами энергии», — добавляет он. Новый полупроводниковый материал перовскит имеет то преимущество, что его можно получить из раствора, он пластичен и особенно устойчив к радиации, свету и колебаниям температуры, что играет важную роль на поверхности Луны.
Лунный реголит — это рыхлый материал, варьирующийся от обломков горных пород до мелкой пыли, который покрывает всю поверхность Луны и формировался на протяжении миллиардов лет в результате ударов метеоритов. Он состоит в основном из SiO2, Al2O3 и CaO с небольшим количеством оксидов металлов. На основе состава реальных лунных образцов, полученных в ходе миссий «Аполлон», в Берлинском техническом университете был изготовлен имитирующий реголит порошок. Если его расплавить, из него можно сделать стекло. Поскольку состав реголита различается в зависимости от региона Луны, стекло может быть более светлым или более темным по цвету. Соответственно, он более или менее проницаем для солнечного света.
Солнечные элементы, испытанные исследователями, имеют слоистую структуру: подложка и покровный слой изготовлены из лунного стекла, а промежуточный слой — из перовскита. «Для этих солнечных элементов требуются полупроводниковые слои толщиной всего 500–800 нанометров, поэтому один килограмм перовскитного сырья с Земли можно было бы использовать для производства 400 квадратных метров солнечных элементов на Луне», — резюмирует Лэнг. Тем не менее, разработка первого лунного перовскитного солнечного элемента была сложной: «Вначале было неясно, сможем ли мы производить их достаточно высокого качества на загрязненном реголитовом лунном стекле», — говорит он, подчеркивая удивительную устойчивость полученных солнечных элементов к космической радиации — важнейшее условие стабильного энергоснабжения на Луне.
Оригинальная публикация
Хулиан Маурисио Куэрво-Ортис, Хуан Карлос Хинес Паломарес, Серкан Озен, Энрико Столл, Стефан Линке, Феликс Ланг и др. (2025), Лунная фотоэлектрическая система с использованием лунного реголита и галогенидных перовскитов, Устройство
Читайте также
Проект «MoorPower» исследует влияние солнечной энергии на повторно заболоченные болота | Пугналом
Умная инновация: жалюзи затемняют и одновременно обеспечивают энергией | Пугналом
