Aufrufe: 0 Autor: Site-Editor Veröffentlichungszeit: 09.07.2025 Herkunft: Website
Die Auswahl der richtigen Weltraumsolarzellen für Ihren Satelliten ist wichtig. Sie müssen über Effizienz, Haltbarkeit, Gewicht und Größe nachdenken. Jeder Zelltyp funktioniert unter schwierigen Weltraumbedingungen anders. Mehrfachzellen können jetzt einen Wirkungsgrad von 32 % erreichen. Flexible Solarzellen können einen Wirkungsgrad von bis zu 22,7 % erreichen. Neue Designs für Solarzellen halten länger und vertragen Strahlung besser. Ihre Mission und Ihr Ziel im Weltraum werden Ihnen bei der Entscheidung helfen.
| Hersteller/Entwickler | Solarzellentyp | BOL-Wirkungsgrad (%) | Hinweise zur Haltbarkeit und Verwendung |
|---|---|---|---|
| SpectroLab USA | XTJ-Serie | 29,5 - 32,2 | Hoher Wirkungsgrad, eingesetzt in kleinen Raumfahrzeugen |
| Immα (AFRL & SolAero) | Metamorphische Mehrfachverbindung | 32.0 | Leicht, flexibel, seit 2018 im LEO geflogen |
| Universität von Oklahoma | Flexible CIGS-Dünnschicht | Bis 22.7 | Potenzial für den Weltraum, leicht |
Ermitteln Sie zunächst, wie viel Strom Ihr Satellit benötigt. Addieren Sie die Leistung für alle Systeme. Dies hilft Ihnen bei der Auswahl der richtigen Größe für Ihre Solarmodule.
Wählen Solarzellen , indem man sich anschaut, wie lange die Mission dauert. Überlegen Sie, wohin der Satellit fliegen soll und wie viel Strom er benötigt. Versuchen Sie abzuwägen, wie gut die Zellen funktionieren, wie schwer sie sind und wie lange sie halten.
Bedenken Sie, dass die Leistung mit der Zeit nachlassen kann. Dies geschieht aufgrund von Strahlung und Temperaturänderungen. Planen Sie dies ein, damit Ihr Satellit immer über genügend Strom verfügt.
Verwenden Solarzellen, die leicht sind und sehr gut funktionieren. Mehrfachübergänge oder Dünnschichttypen sind eine gute Wahl. Diese sparen Platz und helfen, die Einführungskosten zu senken.
Stellen Sie sicher, dass Ihre Solarmodule in Ihren Satelliten passen. Überprüfen Sie, ob sie richtig angeschlossen sind. Dies trägt dazu bei, Probleme beim Start und beim Betrieb des Satelliten zu vermeiden.
Zunächst müssen Sie wissen, wie viel Strom Ihr Satellit verbraucht. Jedes Teil, wie Computer und Sensoren, trägt zur benötigten Gesamtleistung bei. Satelliten können eine benötigen ein paar hundert Watt oder sogar ein paar tausend Watt . Hier ist eine Tabelle, die zeigt, wie viel Energie verschiedene Missionen verbrauchen:
| von Raumfahrzeugen/Missionstyp | zum typischen Energiebedarf (W) | Hinweise |
|---|---|---|
| Allgemeines interplanetares Raumschiff | 300 - 2500 | Strom zur Versorgung von Computern, Sendern, Instrumenten, Sensoren usw. |
| Cassini | ~1000 | Verwendete Radioisotopenleistung, die Leistungsangabe ist jedoch Richtwert |
| Erdorbiter (z. B. Hubble) | Hunderter bis niedrige Tausender | Nutzen Sie Solarenergie umfassend |
| Marsorbiter (z. B. Mars Global Surveyor, Mars Pathfinder) | Hunderter bis niedrige Tausender | Entwickelt für die Nutzung von Solarenergie |
Addieren Sie die Leistung für alle Ihre Systeme. Das hilft Ihnen Wählen Sie die richtige Größe für Ihre Solaranlage.
Wie lange Ihr Satellit funktioniert, ändert Ihren Energieplan. Einige Satelliten halten Monate, andere Jahre. Sie müssen beobachten, wie Energiesysteme im Laufe der Zeit funktionieren. Zum Beispiel, CubeSats in der BIRDS-Gruppe überprüften über zwei Jahre lang ihre Solarmodule und Batterien . Sie haben Spannung, Strom und Temperatur gemessen. Diese Zahlen zeigen, wie sich die Leistung mit zunehmendem Alter des Satelliten ändert. Damit können Sie das Aufladen der Batterie planen und sicherstellen, dass Ihr Satellit für die gesamte Reise über genügend Energie verfügt.
Tipp: Prüfen Sie immer, ob sich der Strombedarf Ihres Satelliten ändert. Einige Teile verbrauchen möglicherweise mehr Strom, wenn sie älter werden oder sich die Mission ändert.
Der Weltraum kann dafür sorgen, dass Solarzellen anders funktionieren. Sie müssen über Dinge wie Temperatur, Strahlung und Staub nachdenken. Diese können dazu führen, dass Ihre Solarzellen weniger Leistung liefern. Hier ist eine Tabelle, die zeigt, wie Verschiedene Dinge im Weltraum können die Leistung von Solarzellen verändern : Quantifizierter Einfluss
| von Umweltfaktoren | auf die Leistung von Solarzellen |
|---|---|
| Windgeschwindigkeiten (2,8–10 m/s) | Senkt die Modultemperatur um 3,5–10 °C und unterstützt so die Kühlung |
| Schneefall | Kann den Energieverbrauch um bis zu 90 % reduzieren |
| Hagelstürme | Effizienzverluste zwischen 10 % und 30 % verursachen |
| Sandstürme | Reduzieren Sie die PV-Effizienz innerhalb von Minuten um 20 % |
| Abweichung der Sonneneinstrahlung | Jedes Grad Abweichung reduziert die Produktion um 0,08 % |
| Kombinierte Umweltfaktoren | Leistungsverluste bis zu 60–70 % |
| Windbedingte Abkühlung | Kann die Leistungsabgabe um 14,25 % verbessern |
| Schneeansammlung | Führt zu bis zu 12 % jährlichen Energieverlusten |
Sie müssen diese Änderungen einplanen. Wenn Sie dies tun, funktioniert Ihr Satellit auch dann weiter, wenn der Weltraum schwierig wird.
Sie müssen alle Teile im Inneren des Satelliten unterbringen. Der Platz auf Satelliten ist sehr begrenzt. Sonnenkollektoren , Batterien und Elektronik müssen gut miteinander verbunden sein. Planen Sie vor dem Bau, wo jedes Teil hingehört. Dies verhindert Probleme, wenn Sie Dinge hinzufügen oder verschieben. Viele Cubesat-Solarmodule lassen sich platzsparend zusammenklappen oder verschieben. Ihr Stromversorgungssystem muss mit anderen Teilen des Satelliten verbunden sein. Eine gute Planung sorgt dafür, dass beim Start und im Weltraum alles sicher ist.
Tipp: Zeichnen Sie ein einfaches Bild Ihres Satelliten. Zeigen Sie, wo jedes Teil sein wird. So können Sie sehen, ob alle Teile passen.
Das Gewicht ist für Satelliten ein großes Problem. Die Kosten für den Start hängen davon ab, wie schwer es ist. Die meisten Satelliten verwenden leichte Materialien wie Aluminiumlegierungen. Diese können etwa 40 % des Satellitengewichts ausmachen. Wählen Sie Teile und Materialien, die den Satelliten leuchten lassen. Einige Solarpanels verwenden seltene Materialien wie Lithium oder Cadmiumtellurid. Diese können schwer zu finden sein und der Umwelt schaden. Beachten Sie beim Entwurf von Cubesat-Solarmodulen diese Grenzen. Planen Sie frühzeitig, um Leistung, Größe und Gewicht in Einklang zu bringen. Für Nanosatelliten Planen Sie die Stromversorgung und prüfen Sie von Anfang an die Wärme- und elektromagnetische Sicherheit . Eine sorgfältige Planung trägt dazu bei, dass Ihr Satellit auch auf kleinem Raum gut funktioniert.
Satelliten bewegen sich im Weltraum und verändern ihre Form. Dadurch ändert sich die Funktionsweise des Energiesystems. Ingenieure untersuchen, wie sich Körper und Solarpaneele zusammen bewegen. Sie verwenden mathematische Modelle, um diese Bewegungen zu erraten. So testen und verbessern Experten dynamisches Verhalten:
Sie nutzen Zeitintegratoren, um die Mathematik stabil zu halten.
Sie prüfen, wie sich der Satellit und die Solarflügel bewegen.
Sie testen, wie das Energiesystem auf Probleme und Umlaufbahnänderungen reagiert.
Diese Schritte tragen dazu bei, den Satelliten stabil und sicher zu halten. Eine gute dynamische Studie bedeutet, dass Ihr Energiesystem auch dann gut funktioniert, wenn im Weltraum neue Dinge passieren.
Mehrfachzellen haben Schichten, die mehr Sonnenlicht einfangen. Diese Zellen werden in vielen neuen Satelliten verwendet. Sie geben viel Kraft und wiegen nicht viel. Ingenieure testen sie mit dem AM0-Spektrum, das dem Sonnenlicht im Weltraum ähnelt. In Laboren können diese Zellen bei starkem Licht einen Wirkungsgrad von über 46 % erreichen. Bei echten Missionen sind sie etwa 30 % effizient. Sie funktionieren auch gut bei Strahlung und sehr heißen oder kalten Temperaturen. Die folgende Tabelle enthält einige wichtige Fakten:
| Metrik / Parameterwert | / Beschreibung |
|---|---|
| Laboreffizienz (konzentriert) | Über 46 % |
| Raumeffizienz (eine Sonne) | Ungefähr 30 % |
| Strahlungsbeständigkeit | Hoch |
| Leistungsgewicht | Hervorragend geeignet für Satelliten |
Hinweis: Mehrfachverbindung Weltraumsolarzellen liefern die meiste Leistung auf kleinster Fläche.
Galliumarsenid-Zellen sind im Weltraum gut, weil sie Strahlung widerstehen. Sehr dünne GaAs-Zellen können über 20 Jahre lang Strom erzeugen. Sie funktionieren auch in schwierigen Umlaufbahnen. Diese Zellen benötigen weniger Schutz, sodass Ihr Satellit leichter ist. Einige spezielle GaAs-Zellen können dies erreichen 34,2 % Effizienz im Weltraum. Sie können sie für Missionen verwenden, die viel Leistung und eine lange Lebensdauer erfordern.
Siliziumzellen werden häufig verwendet und sind sehr zuverlässig. Sie können zwischen monokristallinen und polykristallinen Typen wählen. Monokristalline Siliziumzellen können einen Wirkungsgrad von bis zu 26,8 % haben und bis zu 40 Jahre halten. Polykristalline Zellen kosten weniger, funktionieren aber nicht so gut. Die meisten Missionen verwenden sie nicht mehr. Studien zeigen, dass Siliziumzellen jedes Jahr nur wenig Strom verlieren. Manche verlieren zum Beispiel einfach 0,18 % bis 0,29 % pro Jahr . Dieser langsame Verlust macht Silizium zu einer klugen Wahl für lange Missionen, wenn Sie etwas Getestetes und Vertrauenswürdiges wollen. Wirkungsgrad
| des Solarzellentyps | (%) | Lebensdauer (Jahre) | Hauptvorteil | Hauptnachteil |
|---|---|---|---|---|
| Monokristallines Silizium | 18 - 26.8 | 30 - 40 | Hohe Effizienz | Höhere Kosten |
| Polykristallines Silizium | 15 - 21 | 25 - 30 | Niedrigere Kosten | Weniger effizient, eingestellt |
Dünnschichtsolarzellen sind leicht und können sich biegen. Sie können sie auf gewölbten oder faltbaren Flächen anbringen. CIGS-Dünnschichtzellen können bis zu sein 24,6 % Effizienz . Diese Zellen kosten weniger und wiegen weniger als andere Arten. Tests zeigen, dass Dünnschichtzellen nach vielen Heiß- und Kaltzyklen weniger als 5 % an Effizienz verlieren. Mit speziellen Tests testen Ingenieure, wie diese Zellen im Weltraum funktionieren. Dünnschichtzellen helfen, Gewicht zu sparen und in kleine Satelliten zu passen.
| des Solarzellentyps (%) | Wirkungsgrad | Hauptmerkmale | Kosten und Anwendungsfall |
|---|---|---|---|
| CIGS mit CuAlO2 BSF-Schicht | 24.61 | Leicht, flexibel, hohe QE | Kostengünstig, flexibel einsetzbar |
| Dünnschicht (allgemein) | 10 - 23.6 | Flexibel, geringere Effizienz | Am günstigsten |
Tipp: Dünnschicht-Weltraumsolarzellen eignen sich am besten, wenn geringes Gewicht und Flexibilität erforderlich sind.
Wenn du anfängst Bei der Auswahl von Solarzellen für Ihren Satelliten müssen Sie sich auf Effizienz und Leistungsabgabe konzentrieren. Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel Sonnenlicht die Zelle in Strom umwandeln kann. Hocheffiziente Zellen erzeugen auf gleicher Fläche mehr Leistung. Dadurch können Sie kleinere Panels verwenden und Gewicht sparen. Sie sollten die Effizienz immer zu Beginn und am Ende der Mission überprüfen, da Zellen mit der Zeit etwas an Leistung verlieren.
Um die Größe Ihrer Solaranlage zu bestimmen, gehen Sie wie folgt vor:
Finden Sie heraus, wie viel Strom Ihr Satellit am Ende seiner Mission benötigt.
Wählen Sie die Art der Weltraumsolarzellen aus, die Sie verwenden möchten, und beachten Sie deren Effizienz.
Berechnen Sie, wie viel Sonnenlicht Ihr Satellit auf seiner Umlaufbahn bekommt.
Verwenden Sie ein Tool oder eine Formel, um die benötigte Fläche an Solarmodulen zu ermitteln. Wenn Ihr Satellit beispielsweise am Ende seiner Mission 50 W benötigt und Ihre Zellen einen Wirkungsgrad von 30 % haben, können Sie die Formel verwenden:
Erforderliche Fläche = Leistung am Ende der Mission / (Sonneneinstrahlung × Effizienz × Degradationsfaktor)
Überprüfen Sie Ihre Berechnungen nach Möglichkeit mit echten Missionsdaten. Viele Ingenieure nutzen Simulationen, um verschiedene Zelltypen zu vergleichen und die beste Lösung zu finden.
Tipp: Mehrfach-GaAs-Solarzellen liefern im Weltraum häufig die besten Ergebnisse hinsichtlich Effizienz und Zuverlässigkeit.
Der Weltraum ist hart für Solarzellen. Strahlung, Temperaturschwankungen und lange Missionen führen dazu, dass Zellen an Leistung verlieren. Wenn Sie Solarzellen auswählen, müssen Sie darüber nachdenken, wie schnell sie abbauen. Manche Zellen verlieren langsam an Leistung, andere wiederum schneller abbauen . Sie können Modelle verwenden, die verfolgen, wie viel Strom Ihre Panels im Laufe der Zeit produzieren. Mithilfe dieser Modelle können Sie erkennen, wie viel Energie Ihnen nach Monaten oder Jahren im Orbit noch zur Verfügung steht.
Wissenschaftler nutzen sowohl reale Daten als auch mathematische Modelle, um vorherzusagen, wie lange Ihre Zellen überleben werden. Sie können beispielsweise eine Formel wie diese verwenden:
Pm/Pm0 = 1 - C * ln(1 + φ/φ0)
Hier ist Pm die Leistung zu einem bestimmten Zeitpunkt, Pm0 die Startleistung und C und φ0 sind Konstanten für Ihren Zelltyp und die Raumumgebung. Dies hilft Ihnen, das Ende Ihrer Mission zu planen und sicherzustellen, dass Ihr Satellit immer über genügend Energie verfügt.
Hinweis: Sie können die Verschlechterung im Orbit überwachen Überprüfen Sie den Strom Ihrer Panels . Dadurch erhalten Sie Echtzeit-Feedback zur Zellgesundheit.
Spezifische Leistung bedeutet, wie viel Strom Sie für jedes Kilogramm Solarpanel erhalten. Dies ist sehr wichtig, wenn Sie strenge Massenbeschränkungen haben. Einige neue Solarzellentypen, wie z. B. 2D-MoS2-Arrays, können über 6.000 W pro Kilogramm liefern. Standard-Siliziumpaneele liefern viel weniger, etwa 26 W pro Kilogramm. Sie sollten immer die spezifische Leistung verschiedener Optionen vergleichen, bevor Sie Ihre Wahl treffen.
| Leistungsmetrisches | 2D-MoS2-PV-Array | -Si-PERC-Panel |
|---|---|---|
| Spezifische Leistung (W/kg) | 6697.74 | 26.02 |
| Kosten pro Watt ($/W) | 12.64 | 104.83 |
| Kosten pro Fläche ($/m²) | 863.14 | 21.238,94 |
| Gewicht pro Fläche (kg/m²) | 0.0105 | 10.64 |
Durch ein hohes Leistungsgewicht können Sie Einführungskosten sparen und einen größeren Teil Ihres Massenbudgets für andere Systeme nutzen.
Sie müssen vor dem Start auch darüber nachdenken, wie gut Ihre Solarmodule in Ihren Satelliten passen. Die Effizienz der verstauten Verpackung gibt Ihnen Auskunft darüber, wie viel Strom Ihre Module nach dem Einsatz erzeugen können, verglichen mit dem Platz, den sie im zusammengeklappten oder gelagerten Zustand einnehmen. Um die besten Ergebnisse zu erzielen, sollten Sie:
Überprüfen Sie die eingesetzten Watt pro verstautem Volumen.
Wählen Sie Paneele, die sich eng falten oder zusammenrollen lassen.
Stellen Sie sicher, dass Ihr Bereitstellungssystem im Weltraum reibungslos funktioniert.
Denken Sie bei der Dimensionierung Ihrer Solaranlagen daran, die Auswirkungen der Zelleffizienz, des Sonnenlichtwinkels und der Verschlechterung im Laufe der Zeit zu berücksichtigen. Wenn Ihr Satellit beispielsweise 2,5 W benötigt und Ihre Zellen einen Wirkungsgrad von 25 % haben, können Sie das Sonnenlicht in Erdentfernung zur Dimensionierung Ihrer Panels nutzen. Planen Sie immer eine zusätzliche Fläche ein, um Verluste durch Strahlung und Temperaturschwankungen abzudecken.
Tipp: Die beste Effizienz beim verstauten Packen erzielen Sie mit dünnen, flexiblen Paneelen, die in kleine Räume passen und sich dann zu einer großen Fläche entfalten lassen.
Bei der Auswahl von Solarzellen geht es immer um Kompromisse. Sie müssen Effizienz, Haltbarkeit, Kosten und Masse in Einklang bringen. Hocheffiziente Zellen kosten mehr, sparen aber Platz und Gewicht. Manche Zellen halten länger, sind aber möglicherweise schwerer oder teurer. Sie müssen Ihre Wahl an die Dauer Ihrer Mission und die Weltraumumgebung anpassen. Für kurze Missionen könnten Sie günstigere Zellen mit geringerer Lebensdauer wählen. Für lange Missionen benötigen Sie weltraumtaugliche Solarzellen, die der Strahlung standhalten und über Jahre hinweg funktionieren.
Denken Sie daran: Passen Sie den Typ Ihrer Solarzelle immer an die Anforderungen Ihrer Mission und die Umgebung an, der Ihr Satellit ausgesetzt sein wird. Dies gewährleistet eine zuverlässige Leistungsabgabe vom Start bis zum Ende Ihrer Mission.
Sie müssen sicherstellen, dass Ihre Solarmodule zum Stromversorgungssystem Ihres Satelliten passen. Überprüfen Sie die Spannung und den Strom für jedes Teil. Verwenden Sie Anschlüsse, die den Anforderungen Ihres Systems entsprechen. Wenn die Anschlüsse nicht übereinstimmen, kann es zu Stromausfällen oder Beschädigungen kommen. Das ist ein großes Problem Satellitenanwendungen in der Luft- und Raumfahrt . Testen Sie Ihr System immer vor dem Start. Dies hilft Ihnen, Probleme zu verhindern, bevor Ihr Satellit ins All fliegt.
Die Montage Ihrer Panels ist bei Satellitenanwendungen in der Luft- und Raumfahrt sehr wichtig. Sie möchten, dass die Panels beim Start und im Weltraum an Ort und Stelle bleiben. Ingenieure verwenden starke Metalle wie die Aluminiumlegierung 7075 und die Titanlegierung TC4. Sie verwenden Schrauben oder TIE-Beschränkungen, um Teile zusammenzuhalten. Sie verwenden Computermodelle, um zu sehen, wie Panels mit Stress umgehen. Die folgende Tabelle zeigt einige gängige Methoden zur Montage von Panels :
| der mechanischen Montagestrategie | Aspektbeschreibung |
|---|---|
| Anwendungskontext | Andockmechanismen für große Lasten im Weltraum während Aufprallbedingungen im Orbit |
| Numerische Methoden | Finite-Elemente-Modellierung mit Balken-, Schalen- und Volumenelementen |
| Verbindungstypen | Schraubverbindungen oder TIE-Beschränkungen |
| Mechanische Kalibrierung | Kalibrierung unter kombinierter axialer und radialer Stoßbelastung |
| Ladebedingungen | Axiales und radiales Andocken mit Kraft- und Momentenanalyse |
| Verwendete Materialien | 7075-Aluminiumlegierung, TC4-Titanlegierung |
| Wichtigste Erkenntnisse | Radiales Andocken verursacht eine größere mittlere Kraft und ein größeres Drehmoment; Das axiale Andocken führt bei einigen Komponenten zu einem größeren mittleren Drehmoment |
Auf diese Weise bleiben Ihre Panels bei Satellitenanwendungen in der Luft- und Raumfahrt sicher und ausgerichtet.
Der Weltraum kann sehr heiß oder sehr kalt sein. Sie müssen die Wärme für Ihre Satelliten-Solarmodule steuern. Verwenden Sie thermische Beschichtungen oder Wärmerohre, um die Wärme von wichtigen Teilen abzuleiten. Wenn Sie die Hitze nicht kontrollieren, können Ihre Panels an Leistung verlieren oder beschädigt werden. Dies ist ein Problem bei Satellitenanwendungen in der Luft- und Raumfahrt. Testen Sie Ihr Design immer mit Hitzetests. Dies trägt dazu bei, dass Ihre Panels im Weltraum gut funktionieren.
Sie können Sonnenkollektoren verwenden, die sich zusammenklappen lassen, um beim Start Platz zu sparen. Diese Panels öffnen oder gleiten im Orbit heraus. Bei Satellitenanwendungen in der Luft- und Raumfahrt ist es wichtig, dass sich die Panels richtig öffnen lassen. Ingenieure nutzen Computer Vision und maschinelles Lernen, um zu beobachten und vorherzusagen, ob sich die Panels gut öffnen lassen. Hier einige Ergebnisse:
Ein Computer-Vision-Modell hat Sonnenkollektoren gefunden über 650.000 Satellitenbilder mit hoher Genauigkeit.
Modelle des maschinellen Lernens erklärten etwa 70 % der Gründe, warum Panels richtig oder falsch geöffnet wurden.
Öffentliche Datensätze und Code helfen Ingenieuren, diese Systeme zu testen und zu verbessern.
Zu den Problemen zählen Bildqualität und Schatten, aber das Auffinden von Panels funktioniert immer noch gut.
Sowohl ausfahrbare Solarmodule als auch Cubesat-Solarmodule nutzen diese neuen Tools. Sie können darauf vertrauen, dass diese Systeme in Satellitenanwendungen in der Luft- und Raumfahrt gut funktionieren.
Bei der Auswahl von Solarzellen für den Weltraum müssen Sie viele Dinge überprüfen. Nicht jeder Lieferant bietet die gleiche Qualität. Sie möchten, dass Ihr Satellit gut funktioniert. Wählen Sie daher Ihren Lieferanten sorgfältig aus. Hier sind einige Dinge, die Sie sich ansehen sollten:
Wie viel Leistung und Effizienz liefern die weltraumtauglichen Solarzellen?
Wie viele Verbindungen die Zellen haben, z. B. Dreifachverbindung oder Mehrfachverbindung?
Die Größe und das Gewicht der Zelle, die das Design Ihres Satelliten verändern
Der Substrattyp, der zu Festigkeit und Gewicht beiträgt
Wie dick ist das Solar-Abdeckglas zum Strahlenschutz?
Erbe oder wie gut die weltraumtauglichen Solarzellen bei anderen Missionen funktionierten
Ob die Zellen zu den Systemen Ihres Satelliten passen
Wenn Sie Muster oder Modelle zum Testen erhalten können
Wie lange es dauert, die Zellen zu erhalten und ob sie vorrätig sind
Wenn der Lieferant Ihnen nach dem Kauf der Zellen hilft
Einige Lieferanten, wie die ecuadorianische Raumfahrtbehörde, stellen weltraumtaugliche Solarzellen her, die sehr effizient und leicht sind. Ihre Zellen halten harten Temperaturen stand und verfügen über Bypass-Dioden für eine bessere Systemnutzung. Fragen Sie immer nach Daten, die zeigen, wie die Weltraumsolarzellen im Laufe der Zeit funktionieren.
Sie müssen wissen, wie lange es dauert, bis Sie Ihre weltraumtauglichen Solarzellen erhalten. Manche Lieferanten brauchen viel Zeit, weil sie jede Zelle für spezielle Missionen herstellen. Wenn Sie zu lange warten, könnte Ihr Projekt zu spät kommen. Fragen Sie immer den Lieferanten, wie schnell er die Zellen versenden kann. Versuchen Sie, Ihre weltraumtauglichen Solarzellen frühzeitig in Ihrem Projekt zu bestellen. So haben Sie Zeit, sie zu testen und etwaige Probleme zu beheben.
Tipp: Fragen Sie vor dem Kauf einer Großbestellung, ob der Lieferant Ihnen technische Muster von Solarzellen für den Weltraum liefern kann. Dies hilft Ihnen, Probleme zu vermeiden.
Sie möchten sicher sein, dass Ihre weltraumtauglichen Solarzellen den Weltraumvorschriften entsprechen. Die Zertifizierung bedeutet, dass die Zellen Tests für den Weltraumeinsatz bestanden haben. Suchen Sie nach Zertifikaten von vertrauenswürdigen Gruppen. Bei diesen Tests werden Dinge wie Strahlungsbeständigkeit, Leistungsabgabe und die Lebensdauer der Zellen überprüft. Wenn Ihre weltraumtauglichen Solarzellen über das richtige Zertifikat verfügen, können Sie ihnen im Weltraum vertrauen. Bewahren Sie die Bescheinigungen immer für Ihre Missionsakten auf.
Legen Sie zunächst den Energiebedarf Ihrer Mission fest. Stellen Sie sich vor, Sie haben einen CubeSat, der am Ende seiner Mission 2,5 Watt Leistung benötigt. Sie planen eine zweijährige Mission im erdnahen Orbit. Der Satellit wird Strahlungs- und Temperaturschwankungen ausgesetzt sein. Sie möchten den Satelliten leicht und klein halten. Sie müssen auch mit einem Stromausfall im Laufe der Zeit rechnen. Die meisten Satelliten verlieren aufgrund der Strahlung jedes Jahr 1 bis 10 % an Effizienz. Sie sollten Ihre Solaranlage so dimensionieren, dass sie mindestens das 1,5-fache der benötigten Dauerleistung liefert. Dadurch bleibt Ihr Satellit während der Sonnenfinsternis mit Strom versorgt.
Schauen Sie sich nun die wichtigsten Optionen für Solarzellen für Ihre Mission an:
Mehrfachsolarzellen bieten Ihnen einen Wirkungsgrad von über 30 % und eine hohe spezifische Leistung. Diese funktionieren gut in rauen Weltraumumgebungen.
Dünnschichtsolarzellen sind leicht und flexibel. Sie bieten einen geringeren Wirkungsgrad, können jedoch Gewicht und Kosten sparen.
Siliziumzellen sind zuverlässig und kosten weniger, haben aber normalerweise einen Wirkungsgrad von weniger als 20 %.
Vergleichen Sie jede Option anhand wichtiger Kennzahlen wie Effizienz, spezifische Leistung (Watt pro Kilogramm) und Abbaurate. Beispielsweise bieten Mehrfachzellen mehr Leistung bei gleicher Fläche und Masse. Dünnschichtzellen könnten mit der Weiterentwicklung der Technologie wettbewerbsfähiger werden. Verwenden Sie eine Tabellenkalkulation oder einen Taschenrechner, um die für jeden Typ benötigte Fläche und Masse zu überprüfen.
Wählen Sie die besten Solarzellen aus, indem Sie Ihre Missionsanforderungen an die Zellmerkmale anpassen. Für diesen CubeSat, Mehrfachsolarzellen zeichnen sich aus . Sie sorgen für einen hohen Wirkungsgrad, eine geringe Masse und eine bessere Strahlungsbeständigkeit. Wenn Sie Geld oder Gewicht sparen müssen, könnten Dünnschichtzellen funktionieren, aber Sie benötigen möglicherweise eine größere Fläche. Überprüfen Sie immer die Ausgangsleistung am Ende Ihrer Lebensdauer und stellen Sie vor dem Start sicher, dass Ihre Panels in Ihren Satelliten passen. Durch den Vergleich Ihrer Missionsanforderungen mit den Eigenschaften jedes Zelltyps können Sie die besten Solarzellen für Ihren Satelliten auswählen.
Mit einfachen Schritten können Sie die besten Solarzellen für Ihren Satelliten auswählen. Finden Sie zunächst heraus, wie viel Leistung Ihre Mission benötigt. Wählen Sie als Nächstes den richtigen Zelltyp, die richtige Größe und die Haltbarkeitsdauer aus. Das Auf sorgfältige Weise können Sie neue Technologien für starke Leistung und längere Missionen nutzen. Wenn Sie Ihre Bedürfnisse untersuchen, verbrauchen Sie weniger Material und erhalten mehr Leistung, wie in dieser Tabelle:
| Warum | Ergebnisbeschreibung | es wichtig ist |
|---|---|---|
| 219 g/kW Polysilizium eingespart | Maßgeschneidertes Siliziumzellendesign | Verbraucht weniger Ressourcen |
| 42,8 % Wirkungsgrad möglich | Tandemzellendesign | Steigert die Leistungsabgabe |
| 50 % dünnere Wafer in Australien | Regionale Designunterschiede | Entspricht den örtlichen Bedürfnissen |
Bitten Sie Lieferanten und Experten, zu prüfen, ob Ihre Auswahl für Ihre Mission geeignet ist.
Sie sollten sich zuerst auf die Effizienz konzentrieren. Hocheffiziente Zellen sorgen für mehr Leistung auf kleinerer Fläche. Dadurch sparen Sie Gewicht und Platz auf Ihrem Satelliten.
Sie können diese Formel verwenden: Erforderliche Fläche = Leistung am Ende der Mission / (Sonneneinstrahlung × Effizienz × Degradationsfaktor)
Geben Sie Ihre Zahlen ein, um die Fläche zu ermitteln, die Ihre Module benötigen.
Strahlung, Temperaturschwankungen und Staub können Solarzellen beschädigen. Diese Faktoren führen dazu, dass die Zellen mit der Zeit weniger effizient sind. Sie müssen diesen Verlust bei der Planung Ihres Stromversorgungssystems einplanen.
Nein. Jede Mission hat andere Bedürfnisse. Sie müssen den Solarzellentyp an die Leistungs-, Gewichts- und Umgebungsanforderungen Ihrer Mission anpassen. Prüfen Sie immer, was für Ihre Mission am besten funktioniert.
Sie können thermische Beschichtungen oder Heatpipes verwenden. Diese Werkzeuge tragen dazu bei, die Wärme von den Paneelen abzuleiten. Dadurch funktionieren Ihre Solarzellen sowohl bei heißen als auch bei kalten Raumbedingungen einwandfrei.
