تیم رسانهای سپهران کابل فیدار ــ وزارت انرژی آمریکا برنامهای ۱۲ میلیون دلاری برای توسعه سلولهای خورشیدی ویژه ماهوارهها و مأموریتهای فضایی آغاز کرده است. این برنامه از هفت تا ۱۱ پروژه پژوهشی و صنعتی حمایت خواهد کرد که هدف آنها ساخت سلولهایی سبکتر، بادوامتر و مقاومتر در برابر تشعشع است. کاهش وابستگی به مواد معدنی حساسی مانند گالیم و ژرمانیم نیز یکی از محورهای اصلی این سرمایهگذاری به شمار میرود.
در مدار زمین، ارزانترین سلول خورشیدی لزوماً بهترین گزینه نیست. وزن تجهیزات، مقاومت در برابر پرتوهای پرانرژی و توانایی ادامه کار در مأموریتهای طولانی، گاهی بسیار مهمتر از قیمت هر وات برق است. برنامه تازه وزارت انرژی آمریکا نیز بر همین تفاوت تمرکز دارد.
بر اساس گزارش pv magazine USA درباره برنامه سلولهای خورشیدی فضایی، دفتر سامانههای یکپارچه انرژی و دفتر نوآوری مواد معدنی و انرژی وزارت انرژی آمریکا قصد دارند در مجموع ۱۲ میلیون دلار به طرحهایی اختصاص دهند که فناوری فتوولتائیک فضایی را از مرحله آزمایشگاهی به تولید گستردهتر نزدیک کنند.
بودجه این برنامه میان دو مسیر تقسیم شده است. هشت میلیون دلار برای پنج تا ۹ پروژه مرتبط با نوآوری نسل بعدی سلولهای خورشیدی در نظر گرفته میشود. این پروژهها باید روی افزایش بازده، کاهش هزینه و بالا بردن دوام سلولهای فضایی تمرکز کنند و هرکدام میتوانند تا ۱٫۵ میلیون دلار دریافت کنند.
چهار میلیون دلار باقیمانده به دو یا سه طرح برای توسعه تولید سریع و نمایش عملی فناوری اختصاص خواهد یافت. متقاضیان این بخش باید فرایندهای تولید در حجم بالا را ارائه کنند و عملکرد نمونههای خود را با آزمایشهای مستقل در فضا یا محیطهای شبیهسازیشده فضایی نشان دهند. سقف حمایت از هر پروژه در این بخش دو میلیون دلار است.
دامنه برنامه فقط به سلولهای متداول فضایی محدود نیست. وزارت انرژی از پروژههایی در سه گروه فناوری حمایت میکند: سلولهای نیمهرسانای III-V، سلولهای سیلیکون بلوری و سلولهای نوظهور پروسکایتی.
سلولهای III-V، از جمله نمونههای مبتنی بر گالیم آرسناید، سالهاست بهدلیل بازده بالا و پایداری مناسب در مأموریتهای فضایی استفاده میشوند. بااینحال، تولید آنها پیچیده، کند و بسیار پرهزینه است و در برخی موارد بیش از ۱۰۰ برابر فناوریهای خورشیدی زمینی هزینه دارد.
وزارت انرژی در این بخش بهدنبال روشهایی برای استفاده دوباره از زیرلایههای گرانقیمت است. طرحهای پیشنهادی باید پس از پنج بار استفاده مجدد از ویفر، بازدهی دستکم ۲۷ درصد و نرخ تولید موفق بیش از ۹۵ درصد را حفظ کنند. چنین پیشرفتی میتواند مصرف مواد اولیه کمیاب را کاهش دهد و ساخت سلولهای فضایی را اقتصادیتر کند.
در بخش سیلیکون بلوری، تمرکز بر سلولهای سبک و مقاوم در برابر تشعشع است. هدف این است که سلولها در مأموریتهای بیش از ۱۰ سال یا مدارهای پرتوزا، دستکم ۸۰ درصد توان اولیه خود را حفظ کنند. نمونههای ساختهشده با ویفرهای نازک نیز باید در شرایط تابش خارج از جو به بازدهی حداقل ۲۳ درصد برسند.
پروسکایتها مسیر تازهتر این برنامهاند. این مواد بهدلیل وزن کم، قابلیت تولید با روشهای سادهتر و امکان دستیابی به بازده بالا مورد توجه صنعت فضایی قرار گرفتهاند. وزارت انرژی بهویژه از طراحیهای تاندِم و چندپیوندی با بازده بیش از ۳۰ درصد استقبال میکند؛ مشروط بر اینکه سلولها بتوانند تغییرات شدید دما، پرتو فرابنفش، اکسیژن اتمی و شرایط نامناسب نگهداری را تحمل کنند.
این برنامه فقط جنبه فناورانه ندارد و بخشی از تلاش آمریکا برای کاهش ریسک زنجیره تأمین مواد معدنی حساس نیز محسوب میشود. تولید سلولهای فضایی III-V به موادی مانند گالیم و ژرمانیم وابسته است؛ دو عنصری که تولید جهانی محدودی دارند و عرضه آنها بهشدت در چین متمرکز شده است.
به همین دلیل، وزارت انرژی بهدنبال روشهایی است که مصرف این مواد را کاهش دهند، امکان بازیابی و استفاده مجدد از آنها را فراهم کنند یا فناوریهای جایگزین را به تولید صنعتی برسانند. تنوعبخشیدن به مواد و روشهای ساخت میتواند آسیبپذیری صنعت فضایی آمریکا در برابر محدودیتهای تجاری و اختلال عرضه را کمتر کند.
متقاضیان تا هشتم اکتبر ۲۰۲۶ برای ارائه پیشنهادهای خود فرصت دارند و وزارت انرژی انتظار دارد پروژههای منتخب را در ماه دسامبر معرفی کند. دوره حمایت از طرحها نیز میتواند تا سه سال ادامه یابد.
رشد منظومههای ماهوارهای، توسعه مراکز داده فضایی و طرحهای انتقال انرژی خورشیدی از مدار به زمین، تقاضا برای منابع برق سبک و مطمئن را افزایش داده است. در چنین کاربردهایی، خرابی یک پنل پس از پرتاب بهسادگی قابلجبران نیست؛ بنابراین دوام، کیفیت ساخت و امکان پیشبینی عملکرد بلندمدت اهمیت بیشتری از کاهش جزئی قیمت دارد.
این سرمایهگذاری در کوتاهمدت اثر مستقیمی بر بازار متعارف نیروگاههای خورشیدی نخواهد داشت، زیرا سلولهای فضایی برای شرایطی کاملاً متفاوت طراحی میشوند. بااینحال، پیشرفت در تولید ویفرهای نازک، سلولهای چندپیوندی، پوششهای مقاوم و فرایندهای کنترل کیفیت ممکن است در سالهای آینده به صنعت خورشیدی زمینی نیز منتقل شود.
از منظر صنعت سیم و کابل، سامانههای خورشیدی فضایی به کابلها و مجموعهسیمهایی بسیار سبک، کمحجم و مقاوم در برابر تشعشع، خلأ، نوسان شدید دما و انتشار گاز نیاز دارند. توسعه پنلهای فضایی و افزایش تعداد ماهوارهها میتواند بازار تجهیزات اتصال، کابلهای توان و داده و عایقهای تخصصی را گسترش دهد؛ هرچند بودجه اعلامشده در این برنامه مشخصاً به فناوری سلولهای خورشیدی اختصاص دارد و هنوز قرارداد مستقلی برای تأمین کابل اعلام نشده است.
تهیهشده توسط تیم رسانهای سپهران کابل فیدار؛
استفاده از مطالب با ذکر منبع مجاز است.