우주 태양 전지는 지구 대기를 넘어 극한 조건에서 작동합니다. 지구 기반 태양 전지판은 날씨, 먼지 및 변화하는 햇빛을 다루는 반면 강렬한 방사선, 온도 스윙 및 진공에 직면합니다. 엔지니어는 각 환경에 대한 재료 및 설계를 선택합니다. 이러한 선택은 각 시스템이 생산할 수있는 에너지의 양과 지속 시간에 영향을 미칩니다. 이러한 차이를 이해하면 태양 광 기술의 발전을 이끌어냅니다.
우주 태양 전지는 고급 재료와 설계를 사용하여 방사선 및 진공과 같은 가혹한 조건에서 생존하는 반면, 지구 패널은 날씨 저항과 경제성에 중점을 둡니다.
우주 태양 전지는 더 높은 효율과 지속적인 전력을 달성하지만 복잡한 재료와 발사 비용으로 인해 훨씬 더 비쌉니다.
지구 태양 전지판은 날씨, 먼지 및 오염과 관련하여 문제가 발생하지만 정기적 인 유지 보수 및 개선 된 설계는 성능을 유지하는 데 도움이됩니다.
내구성은 핵심입니다. 우주 세포는 극심한 스트레스로 오래 지속되며, 지구 패널은 신뢰할 수있는 에너지를 보장하기 위해 25 년 이상의 보증을 제공합니다.
우주 태양 광 기술의 혁신은 종종 지구 기반 패널을 개선하여 전 세계 가정 및 기업의 청정 에너지 진전을 이끌어냅니다.
우주 태양 전지는 위성, 우주 스테이션 및 심해 프로브 전력을 공급합니다. 이 세포는 방사선, 극한 온도 및 진공 조건이 성능에 도전하는 가혹한 환경에서 작동해야합니다. 1950 년대 이래로 엔지니어들은 우주 임무의 요구를 충족시키기 위해 이러한 셀을 개선했습니다. Bell Labs에서 개발 된 최초의 실리콘 태양 전지는 Vanguard 1 위성이 1958 년에 태양 광 발전을 사용할 수있게 해주었다. 시간이 지남에 따라 다기능 셀 및 초경량 중량 재료와 같은 새로운 설계는 효율성을 높이고 중량을 감소시켰다.
우주 기반 태양 전력 시장 규모, 점유율, 성장 보고서와 같은 시장 연구는 기술 트렌드에는 고급 직장 설계 및 탄소 섬유 복합재가 포함되어 있음을 보여줍니다. 이 보고서는 우주 기반 태양 광 발전에 대한 관심이 높아지고 2040 년까지 2030 년 47 억 달러에서 68 억 달러에서 시장 성장을 예측하면서 정부 기관, 방어, 상업 기업 및 기술 개발자가 포함됩니다.
기간 |
이정표/이벤트 |
우주 태양 전지에 미치는 영향 |
지구 기반 태양 전지판에 미치는 영향 |
|---|---|---|---|
1950 년대 |
Bell Labs에서 개발 된 실리콘 태양 전지 |
Vanguard 1과 같은 초기 우주 임무를 활성화했습니다 |
주요 효율성과 내구성 향상이 표시되었습니다 |
1950 년대 후반 1960 년대 |
태양열로 구동되는 초기 우주 탐사 임무 |
위성의 생존력을 입증했습니다 |
통신 및 워터 펌프의 원격 지역에서 사용됩니다 |
1970 년대 |
에너지 위기는 태양 R & D에 대한 투자를 박차를 가했다 |
제한된 직접적인 영향; 탐색 적으로 남아있었습니다 |
효율성과 비용 개선, 채택 향상 |
1974 |
미국 태양 에너지 연구법 |
N/A |
기술 개발 및 채택 가속화 |
지구 기반 태양 전지판은 가정, 기업 및 유틸리티에 청정 에너지를 제공합니다. 이 패널은 날씨, 먼지 및 변화하는 햇빛과 같은 도전에 직면 해 있습니다. 1970 년대 이래 정부 자금과 연구는 비용을 낮추고 효율성을 향상시키는 데 도움이되었습니다. 1974 US Solar Energy Research Act는 개발 속도를 높이는 데 중요한 역할을했습니다. 오늘날 태양 전지판은 고급 제조 및 재료를 사용하여 전 세계에 신뢰할 수있는 전력을 제공합니다.
최근 업계는 수십 년간의 연구를 작성하여 초기 오프 그리드 용도에서 광범위한 채택으로 태양 광 발전이 어떻게 성장했는지를 보여줍니다. 이 보고서는 또한 기후 변화와 싸우는 데 투자 동향, 신기술 및 태양 에너지의 역할에 대해 논의합니다. 전문가들은 우주 태양 광 발전이 비싸고 복잡하지만 지구 기반 태양 전지판은 계속 개선되고 확장된다고 지적합니다.
우주 태양 전지는 고급 재료를 사용하여 가혹한 우주 환경에서 생존하고 수행합니다. 엔지니어는 종종 이러한 임무를 위해 III-V 다기능 태양 전지를 선택합니다. 이들 세포는 인듐 갈륨 포스 파이트 (INGAP), 갈륨 아스 네드 (GAA) 및 게르마늄 (GE)과 같은 여러 화합물 반도체를 결합한다. 각 층은 햇빛의 다른 부분을 포착하여 세포가 매우 높은 효율에 도달하는 데 도움이됩니다. 이 세포는 얇고 가볍고 유연 할 수도 있습니다. 그들의 디자인은 방사선과 온도 스윙에 대해 강하게 만듭니다. 제조 공정은 금속 - 유기 증기 상 에피 택시와 같은 단계를 포함하는 복잡하고 비싸다. 일부 새로운 디자인은 III-V 재료로 만든 나노 와이어 구조를 사용합니다. 나노 와이어 태양 전지는 평평한 필름보다 10-40 배 더 많은 방사선을 처리 할 수 있습니다. 나노 와이어 모양은 유해한 입자가 통과하여 손상을 줄이고 세포가 공간에서 더 오래 지속될 수 있도록 도와줍니다.
지구의 대부분의 태양 전지판은 실리콘을 주요 재료로 사용합니다. 실리콘 태양 전지는 단일 요소 실리콘으로 만들어지며, 이는 붕소 나 인과 같은 소량의 다른 요소로 도핑됩니다. 이 과정은 셀이 햇빛을 전기로 바꾸는 데 도움이됩니다. 실리콘 패널은 더 저렴하고 생산하기 쉽기 때문에 인기가 있습니다. 엔지니어는 새로운 층을 추가하거나 이온 임플란트와 같은 특수 처리를 사용하여 성능을 향상시켜 실리콘 세포를 개선했습니다. 일부 새로운 지구 패널은 PERC 또는 TOPCON 기술을 사용합니다. 이 설계는 패널이 더 잘 작동하고 오래 지속되는 데 도움이되지만 공간 셀보다 방사선에 더 민감합니다. 페 로브 스카이 트 태양 전지도 연구 중이지만, 그들의 구조가 실리콘 또는 III-V 세포보다 부드럽기 때문에 방사선 경도에 대한 특별한 테스트가 필요합니다.
태양 전지의 설계 선택은 어디에서 사용될 지에 따라 다릅니다. 우주 태양 전지는 가볍고 효율적이며 높은 수준의 방사선에서 생존 할 수 있어야합니다. 엔지니어는 종종 로켓의 무게를 절약하기 위해 유연하거나 얇은 디자인을 사용합니다. 나노 와이어 및 다기능 세포는 방사선을 방지하고 세포가 수년간 작동하도록 도와줍니다. 지구상에서 태양 전지판은 날씨, 먼지 및 변화하는 햇빛을 처리해야합니다. 디자이너는 패널을 강력하고 설치하기 쉽고 저렴하게 만드는 데 중점을 둡니다. 패널이 오래 지속될 수 있도록 틸팅 마운트 및 보호 유리와 같은 기능을 추가합니다.
테스트 표준도 공간과 지구마다 다릅니다. 과학자들은 AM0 표준을 사용하여 공간의 태양 전지를 테스트합니다. AM0은 'Air Mass Zero, '를 나타냅니다. 즉, 햇빛이 지구의 대기를 통과하지 못했습니다. 이 표준은 지구 패널 (100.0 mW/cm²)에 사용 된 AM1.5 표준에 비해 총 조도 (134.8 mW/cm ⊃2;)를 더 많이 측정합니다. AM1.5 표준은 대기를 통과 한 후 미국 중부 정오에 햇빛을 시뮬레이션합니다. 이러한 차이는 햇빛의 스펙트럼과 강도가 태양 전지가 얼마나 잘 작동하는지 변화하기 때문에 중요합니다. 연구에 따르면 잘못된 표준을 사용하면 성능 측정에서 최대 10%의 오류가 발생할 수 있습니다. 우주 기반 태양 광 발전 시스템은 거의 항상 햇빛을받을 수있는 반면, 지구 패널은 대기로 인해 약 21%의 에너지를 잃고 낮에는 햇빛을 얻습니다.
참고 : 우주 기반 태양 광 발전 시스템은 지구상의 최고의 위치보다 최대 3 배 더 많은 태양 노출을 얻을 수 있지만 출시 및 유지 보수 비용이 더 높습니다.
우주 태양 전지는 가혹한 우주 환경에서 고성능을 제공해야합니다. 엔지니어는 여러 주요 메트릭을 사용하여 효율성을 측정합니다. 여기에는 충전 계수 (FF), 개방 회로 전압 (VOC) 및 단락 전류 (ISC)가 포함됩니다. 충전 계수는 태양 전지가 햇빛을 사용 가능한 전력으로 얼마나 잘 변환하는지를 보여줍니다. 값은 일반적으로 50%에서 82%입니다. 다른 재료를 쌓는 다기능 셀은 최대 44%의 효율에 도달 할 수 있습니다. 집중된 햇빛 아래에서 일부 고급 설계는 47.1%의 기록 효율성을 달성했습니다.
NIST (National Institute of Standards and Technology)는 이러한 셀을 정기적으로 테스트하고 보정합니다. 그들의 작업은 세포가 방사선과 극한 온도에 직면해도 효율 수치가 정확하게 유지되도록합니다. 우주에서 실리콘 태양 전지는 종종 지구의 성능 (약 16%)에 비해 약간 낮은 효율 (약 14%)을 나타냅니다. 그러나 우주에서 더 많은 양의 햇빛은 이러한 세포가 여전히 더 많은 전력을 생산할 수 있음을 의미합니다. 소형 고효율 세포에 햇빛을 초점으로 한 농축기 광전지 시스템은 출력을 더욱 향상시킬 수 있습니다.
메트릭 / 벤치 마크 |
설명 / 가치 |
|---|---|
충전 계수 (FF) |
50%–82% |
다기능 세포 효율 |
최대 44% (농도에서 47.1%) |
실리콘 세포 효율 (공간) |
~ 14% |
개방 회로 전압 (VOC) |
재료와 온도에 따라 다릅니다 |
단락 전류 (ISC) |
수신 된 햇빛에 비례합니다 |
특정 전력 (w/kg) |
우주선 페이로드에 필요한 높은 값 |
방사선 경도 |
긴 임무에 필수적입니다 |
우주 태양 전지는 종종 다기능 설계를 사용하여 태양으로부터 더 많은 에너지를 포착합니다. 이 세포는 지구 대기 밖에서 발견되는 햇빛과 일치하는 AM0 스펙트럼에서 잘 작동합니다. 고효율과 내구성은 위성 및 심층 프로브에 이상적입니다.
지구의 태양 전지판은 다른 도전에 직면합니다. 그들의 효율은 세포의 유형, 날씨 및 위치에 따라 다릅니다. 대부분의 실리콘 패널은 10.34%에서 14.00%사이의 효율성에 도달하며 평균 약 13.6%입니다. 베를린과 같이 시원한 기후의 일부 고급 패널은 최대 17.1%에 도달 할 수 있습니다. 고온과 먼지는 특히 두바이와 같은 뜨거운 장소에서 효율성을 낮출 수 있습니다. 열대 지역에서는 높은 습도와 오염도 성능을 줄입니다.
지역 |
위치 |
태양 복사 (kwh/m²/day) |
효율성 (%) |
주요 환경 요인 |
운영 과제 |
|---|---|---|---|---|---|
사막 |
두바이 |
6.5 |
14.2 |
고온, 먼지 축적 |
열과 먼지로 인한 효율 손실 |
삼가는 |
베를린 |
3.0 |
17.1 |
시원한 온도 |
방사선이 낮더라도 더 높은 효율 |
열렬한 |
싱가포르 |
N/A |
연간 생산량이 낮습니다 |
높은 습도 (84%), 구름 덮개 |
수분과 오염은 성능을 줄입니다 |
연구원들은 컴퓨터 모델을 사용하여 패널이 다양한 조건에서 어떻게 수행되는지 예측합니다. 이 모델들은 온도 상승이 효율을 낮출 수 있음을 보여줍니다. 더 나은 공기 흐름이나 특수 코팅과 같은 냉각 전략은 패널을 잘 작동시키는 데 도움이됩니다. 이 모델은 제조업체 및 실험의 실제 데이터와 일치하므로 태양 광 패널 성능 향상을위한 유용한 지침을 제공합니다.
몇 가지 요인이 우주와 지구에서 태양 전지가 얼마나 잘 작동하는지에 영향을 미칩니다. 공간에서 엔지니어는 특정 전력 (킬로그램 당 와트), 에너지 밀도 및 세포가 방사선에 얼마나 잘 저항하는지에 대해 관리합니다. 다기능 셀은 우주선을 저장하는 데 도움이되는 고효율 및 특정 전력을 제공합니다. 지구에서 자주 사용되는 박막 태양 전지는 이제 우주 임무에 적합하고 있습니다. 이 유연한 디자인은 미래의 우주선에 대한 약속을 보여줍니다.
지구상에서 태양 전지판은 변화하는 햇빛, 날씨 및 오염을 처리해야합니다. 패널이 너무 뜨거워 지거나 더러워지면 효율성이 떨어집니다. 시원한 기후에서는 햇빛이 약하더라도 패널이 종종 더 잘 작동합니다. 엔지니어는 성능 비율을 사용하여 실제 출력을 완벽한 조건 하에서 패널이 생성 해야하는 것과 비교합니다. 이를 통해 시스템 설계 및 유지 보수를 개선하는 방법을 찾는 데 도움이됩니다.
팁 : 정기적 인 청소와 적절한 설치는 지구 기반 태양 전지판, 특히 먼지가 많거나 습한 환경에서 고효율을 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다.
우주와 지구 태양 광 기술이 계속 개선되고 있습니다. 엔지니어는 각 환경에 가장 적합한 솔루션을 찾기 위해 비용, 무게, 크기 및 효율성 간의 트레이드 오프를 연구합니다. 이러한 노력은 위성, 가정 및 기업의 태양 에너지의 진전을 이끌어냅니다.
우주는 태양 광 기술의 가장 가혹한 조건을 나타냅니다. 궤도의 태양 전지는 전자와 양성자를 포함하여 태양으로부터의 강렬한 방사선에 직면합니다. 온도는 추위에서 100 ° C 이상으로 스윙 할 수 있습니다. 우주의 진공은 공기를 제거하며, 이는 자외선 (UV) 광선으로부터 보호하거나 갑작스런 열 변동이 변하지 않음을 의미합니다. 이러한 요소는 결합하여 빠른 재료 저하를 생성합니다. 미생물 치사 실험은 진공, 태양열 가열 및 UV 광선이 함께 강한 환경 스트레스를 유발한다는 것을 보여줍니다. 우주선의 위치에 따라 효과가 변경됩니다. 화성을 넘어 진공 및 열이 지배적입니다. 토성 외에도 진공만으로도 주요 도전이됩니다. 긴 임무를 통해 우주선 표면의 태양 전지는 고용량의 태양 에너지를 공급하여 더 많은 마모로 이어집니다. 과학자들은 태양 전지가 방사선과 온도에 저항하는 방법을 모델링하고 개선하기 위해 노력합니다.
진공, 태양열 가열 및 UV 광선은 함께 작용하여 재료를 저하시킵니다.
방사선으로 인한 손상은 시간이 지남에 따라 효율성을 낮 춥니 다.
환경은 태양과의 거리에 따라 변합니다.
지구의 태양 전지판은 다른 도전에 직면합니다. 날씨, 오염 및 대기는 모두 햇빛이 패널에 도달하는 양에 영향을 미칩니다. 비, 눈 및 먼지는 패널을 덮고 햇빛을 차단할 수 있습니다. 스모그 또는 먼지와 같은 공기의 오염은 햇빛의 양과 품질을 줄입니다. 연구에 따르면 오염은 햇빛이 퍼지는 방식을 변화시켜 덜 직접적이고 확산됩니다. 이것은 패널이 수집 할 수있는 에너지를 낮 춥니 다. 도시에서는 오염이 햇빛 시간을 줄이고 패널 성능을 줄일 수 있습니다. 온도와 바람도 역할을합니다. 고온은 패널을 덜 효율적으로 만들 수있는 반면 바람은 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다.
오염은 햇빛을 줄이고 품질을 변화시킵니다.
비와 스노우 블록 햇빛과 같은 날씨 사건.
고온은 패널 효율을 낮추고 있습니다.
태양 전지 기술 |
GHG 방출 (G CO2EQ/KWH) |
주요 환경 영향 요인 |
제조 환경 영향 |
|---|---|---|---|
단결정 실리콘 (M-SI) |
37.5 (유럽) ~ 88.7 (중국) |
실리콘 정제를위한 고 에너지 입력; 용매 배출은 산성화를 유발합니다 |
중국의 석탄 기반 전기는 총 영향의 최대 80%까지 온실 가스를 증가시킵니다. |
다결정 실리콘 (P-Si) |
m-si와 비슷한 추세 |
알루미늄 프레임 및 중합체 층은 배출에 기여합니다 |
유럽 전기 믹스는 중국에 비해 온실 가스 배출량을 13-17.6% 감소시킵니다. |
카드뮴 텔루 라이드 (CDTE) |
연구 된 유형 중에서 가장 낮습니다 |
낮은 에너지 및 재료 수요; 카드뮴으로 인한 독성이 높습니다 |
독성은 더 간단한 제조 및 에너지 사용이 낮아짐에 따라 균형을 이룹니다. |
엔지니어 디자인 살아남는 태양 전지 . 환경에서 우주에서는 방사선과 극한 온도에 저항하는 특수 재료를 사용합니다. 다기능 셀과 나노 와이어 설계는 손상을 방지하는 데 도움이됩니다. 이 세포들은 궤도에서 몇 년 후에도 효율적입니다. 지구상에서 패널은 날씨를 다루기 위해 거친 유리와 프레임을 사용합니다. 일부 패널에는 먼지와 물을 격퇴하는 코팅이 있습니다. 냉각 시스템과 더 나은 공기 흐름은 패널이 과열되는 것을 막는 데 도움이됩니다. 제조업체는 또한 생산 중에 온실 가스 배출량을 낮추는 방법을 찾고 있습니다. 가능하면 재활용 재료와 깨끗한 에너지 원을 사용합니다.
참고 : 태양 전지의 유형과 그 위치는 환경 영향을 바꿀 수 있습니다. 덜 독성 물질과 재활용을 사용하면 지구에 대한 피해를 줄일 수 있습니다.
우주의 태양 전지는 극한 조건에서 살아남을 수 있어야합니다. NASA는 10 개월 동안 국제 우주 정거장에서 페 로브 스카이 트 태양 전지를 테스트했습니다. 이 세포들은 진공, 방사선 및 온도 스윙에 직면했습니다. 지구로 돌아온 후, 공간 노출 된 세포는 지상에서 시험 된 것보다 손상이 적었습니다. 일부는 심지어 햇빛을 흡수하는 능력을 회복했습니다. 이 결과는 그것을 보여줍니다 우주 기반 태양 전지는 가혹한 스트레스를 받더라도 더 길고 느리게 저하 될 수 있습니다. 엔지니어는 특수 재료와 설계를 사용하여 이러한 셀이 방사선과 온도 변화에 저항 할 수 있도록 도와줍니다. 결과적으로 위성과 우주 프로브는 수년간 전원 시스템에 의존 할 수 있습니다.
지구의 태양 전지판은 다른 도전에 직면합니다. 그들은 비, 눈, 바람 및 오염을 처리해야합니다. 제조업체는 오랜 기간 동안 열, 습도 및 햇빛에 노출시켜 내구성을 테스트합니다. 예를 들어, Northwestern University의 연구원들은 Perovskite 태양 전지의 장벽 층을 만들었습니다. 이 장벽으로, 세포는 전체 햇빛 하에서 55 ℃에서 1,000 시간 후 시작 효율의 90%를 유지했다. 장벽이 없으면 세포는 200 시간 미만으로 지속되었습니다. 대부분의 상업용 패널은 실리콘을 사용하며 지난 25 년 이상의 전력 보증이 제공됩니다. 아래 표는 25 년이 지난 후 다른 브랜드가 얼마나 많은 전력을 약속하는지 보여줍니다.
제조업체 |
25 년 후의 전력 보증 (%) |
|---|---|
Amerisolar |
80.6 |
옥신 태양 |
80.7 |
Boviet Solar |
80 |
캐나다 태양 |
83.1 |
확실한 태양 |
80 |
첫 번째 태양 |
80 |
글로벌 태양 |
80 |
LG |
90.8 |
파나소닉 |
90.76 |
Q 세포 |
83 |
Rec Solar |
86 |
SOLAR를 재확인하십시오 |
83.6 |
태양 |
92 |
트리나 태양 |
80.68 |
WINAICO |
80.2 |
고품질 패널은 매년 더 적은 전력을 잃습니다. 일부는 연간 0.25%로 저하되고, 다른 일부는 첫해 이후에 매년 최대 0.7%를 잃습니다.
우주 임무는 태양 전지를 쉽게 수리하거나 청소할 수 없습니다. 엔지니어들은 도움없이 수년 동안 작동하도록이 셀을 설계합니다. 그들은 공간에 오랫동안 노출 된 후에도 손상에 저항하고 계속 일하는 재료를 사용합니다. 지구상에서 태양 전지판은 정기적 인 관리가 필요합니다. 소유자는 먼지와 잔해를 제거하기 위해 패널을 청소합니다. 기술자는 손상을 확인하고 결함이있는 부품을 교체합니다. 유지 보수가 우수하면 패널이 오래 지속되고 더 많은 에너지를 생산할 수 있습니다. 일부 새로운 패널에는 물과 먼지를 격퇴하는 코팅이있어 깨끗하게 유지할 수 있습니다.
우주 임무를위한 태양 광 기술은 높은 비용으로 제공됩니다. 궤도에 장비를 발사하는 것은 여전히 비싸다. 현재 발사 비용은 킬로그램 당 약 2,700 달러에 이릅니다. SpaceX Starship과 같은 새로운 로켓 디자인은 향후 킬로그램 당 $ 200로 낮출 수 있습니다. 1 기가 와트 우주 기반 태양 광 발전 시스템을 구축하려면 초기 투자에 $ 200 억 ~ $ 200 억이 필요할 수 있습니다. 이 시스템은 고급 재료를 사용하고 가혹한 조건에서 살아남아 가격이 추가됩니다. 정부와 민간 기업은 위험과 보상을 공유하기 위해 함께 투자합니다. 자금은 NASA, 유럽 우주국 및 중국에서 나옵니다. 이러한 투자는 시간이 지남에 따라 연구와 비용을 낮추는 데 도움이됩니다. 우주 태양 광 프로젝트에 대한 투자 수익은 수십 년이 걸리지 만 전문가들은 미래 시스템이 오늘날보다 달러당 훨씬 더 많은 에너지를 제공 할 수 있다고 생각합니다.
지구의 태양 전지판은 설치 비용이 훨씬 적게 들었습니다. 대량 생산과 더 나은 기술로 인해 제조 및 설치가 더 저렴 해졌습니다. 대부분의 가정과 기업은 태양 전지판을 수천 달러에 설치할 수 있습니다. 패널은 수십 년 동안 지속되며주의가 거의 필요하기 때문에 유지 보수 비용은 낮습니다. 정부 인센티브와 보조금은 가족과 회사에 태양 에너지를 더 저렴하게 만들 수 있도록 도와줍니다. 그러나 에너지 출력은 날씨와 일광에 따라 달라 지므로이 패널이 제공 할 수있는 전력의 양이 제한됩니다.
우주 기반 및 지상 태양 광 발전은 독특한 경제적 영향을 미칩니다. 아래 표는 주요 측면을 비교합니다.
측면 |
우주 기반 태양 광 발전 (SBSP) |
지구 태양 에너지 |
|---|---|---|
태양 광 패널 효율성 |
높은 효율 (대기 손실 없음) |
구름과 오염으로 인해 낮아집니다 |
운영 시간 |
~ 99% 가동 시간 (연속 햇빛) |
~ 25–30% (날씨 및 일광 종속) |
전송 효율 |
현재 10–15%, 50–80%에 도달 할 수 있습니다. |
N/A |
저하율 |
연간 <1% |
연간 0.5–1% |
발사 비용 |
$ 2,700/kg, 현재 $ 200/kg 가능 |
N/A |
초기 자본 비용 |
GW 당 $ 10- $ 200 억 |
낮지 만 공급은 간헐적입니다 |
투자 당 에너지 생산 |
2050 년까지 10 배 더 예상되었습니다 |
기준선 |
시장 투영 |
2040 년까지 $ 50- $ 100 억 |
성장하고 잘 확립되었습니다 |
정부 투자 |
NASA, ESA, 중국 |
다양한 보조금 |
장기 에너지 점유율 |
2070 년까지 세계 에너지의 최대 20% |
중요하지만 간헐적으로 제한됩니다 |
로켓 기술, 모듈 식 위성 설계 및 무선 전력 전송의 발전으로 인해 공간 기반 태양열이 더 실용적이고 저렴하게 만들 수 있습니다. 공공 및 민간 파트너십은 정부 지원과 함께 이러한 프로젝트를 가능하게하는 데 중요한 역할을합니다.
우주 임무는 전력을위한 태양 광 기술에 의존합니다. 위성, 우주 스테이션 및 심층 공간 프로브는 태양열 어레이를 사용하여 시스템을 실행합니다. 중요한 예는 Asgardia-1 Cubesat입니다. 이 작은 위성은 유연성을 사용했습니다. 고효율 태양 전지 . ALTA 장치의 세포는 약 24 와트의 전력을 제공했으며 Cubesat의 구조에 쉽게 맞습니다. Twiggs Space Lab, Nearspace Launch 및 Nanoracks의 팀은 임무를 성공으로 만들기 위해 함께 일했습니다. 태양 전지는 방사선 및 장비 공간이 제한된 공간의 문제를 처리했습니다. 이 사례는 우주 태양 전지가 교육 및 상업적 임무 모두 목표에 도달하는 데 어떻게 도움이되는지 보여줍니다.
Caltech의 2023 Mission은 우주에서 새로운 태양열 어레이 및 전자 레인지 송신기를 테스트했습니다. 팀은 케이블과 움직이는 부품에 문제가 있었지만 지상 컨트롤러는 카메라와 진동을 사용하여 이러한 문제를 해결했습니다. 이 사명은 우주 기반 태양열 시스템이 실제 조건에서 작동 할 수 있음을 증명했습니다. 이 테스트는 과학자들이 향후 더 큰 시스템을 구축하는 방법을 배우는 데 도움이됩니다.
년도 |
미션/프로젝트 |
주요 결과 |
|---|---|---|
2020 |
공군 X-37B |
우주에서 전자 레인지 전력이 빛나는 시연 |
2023 |
Caltech 배포 |
검증 된 파워 빔 및 태양열 어레이 기능 |
지구상에서 태양 전지판은 주택, 학교 및 사업에 전력을 공급합니다. 사람들은 그것들을 사용하여 에너지 요금을 낮추고 오염을 줄입니다. 태양 광 농장은 전체 지역 사회에 전기를 공급합니다. 휴대용 태양 전지판은 전선에 도달하지 않는 원격 지역에서 도움이됩니다. 많은 도시들이 옥상과 주차장에 태양 전지판을 사용합니다. 이 패널은 날씨, 먼지 및 변화하는 햇빛을 처리해야합니다. 엔지니어들은 계속해서 디자인을 개선하여 더 오래 지속되고 다른 기후에서 더 잘 작동합니다.
우주의 혁신은 종종 지구상의 태양 광 기술을 향상시킵니다. 위성에 처음 사용되는 유연한 태양 전지는 이제 휴대용 충전기 및 건축 자재로 나타납니다. 방사선 저항에 대한 연구는 거친 환경에서 패널을 더 내구성있게 만듭니다. 우주에서 테스트 된 무선 전력 전송은 언젠가 공간에서 지구로 태양 에너지를 보낼 수 있습니다. 이러한 발전은 우주 임무가 어떻게 모든 사람을위한 청정 에너지의 진전을 이끌어 내는지를 보여줍니다.
우주 임무는 새로운 아이디어에 영감을주고 전 세계 사람들에게 태양 광 발전을보다 신뢰할 수 있고 저렴하게 만듭니다.
우주 및 지구 태양 전지판은 매우 다른 환경에서 작동합니다. 우주 패널은 방사선과 진공에 직면하고 지구 패널은 날씨와 오염을 다룹니다. 과학자들은 국제 우주 정거장의 태양 전지를 테스트하여 우주에서 얼마나 잘 작동하는지 측정합니다. 보고서에 따르면 우주의 새로운 기술은 지구의 환경과 경제에 도움이 될 수 있습니다. 이러한 차이를 이해하면 엔지니어는 미래를위한 더 나은 태양계를 구축하는 데 도움이됩니다.
우주 태양 전지는 희귀 재료와 고급 설계를 사용합니다. 엔지니어는 방사선 및 극한 온도를 테스트해야합니다. 런칭 비용은 가격에 추가됩니다. 이 요인들은 우주 태양 전지가 지구에서 사용되는 패널보다 훨씬 비싸게 만듭니다.
지구 기반 패널은 우주에서 살아남을 수 없습니다. 방사선 및 온도 스윙에 대한 보호가 부족합니다. 우주 임무에는 손상에 저항하고 몇 년 동안 계속 일하는 특수 셀이 필요합니다.
위성과 우주선은 엄격한 중량 제한을 갖습니다. 가벼운 태양 전지는 연료를 절약하고 발사 비용을 낮추는 데 도움이됩니다. 엔지니어는 공간 셀을 얇고 강하게 설계하므로 이러한 요구에 맞습니다.
엔지니어는 AM0 표준을 사용하여 공간 태양 전지를 테스트합니다. 그들은 실험실의 진공, 방사선 및 온도 스윙에 세포를 노출시킵니다. 이 테스트는 세포가 궤도에서 얼마나 잘 작동 할 것인지를 보여줍니다.
