Panouri solare spațiale. Celule solare și baterii pentru aplicații spațiale

Acestea sunt convertoare fotoelectrice - dispozitive semiconductoare care convertesc energie solara permanent electricitate. Mai simplu spus, acestea sunt elementele de bază ale dispozitivului pe care îl numim „panouri solare”.

Cu ajutorul unor astfel de baterii, ele funcționează pe orbite spațiale. sateliți artificiali Pământ. Astfel de baterii sunt fabricate în Krasnodar - la uzina Saturn.

Întreprinderea din Krasnodar face parte din Agenția Spațială Federală, dar Saturn este deținută de compania Ochakovo, care a salvat literalmente această producție în anii '90.

Proprietarii de la Ochakovo au cumpărat un pachet de control, care aproape a ajuns la americani. Ochakovo a investit masiv aici, a achiziționat echipamente moderne, a reușit să rețină specialiști, iar acum Saturn este unul dintre cei doi lideri de pe piața rusă pentru producția de baterii solare și reîncărcabile pentru nevoile industriei spațiale - civilă și militară. Toate profiturile pe care le primește Saturn rămân aici în Krasnodar și merg către dezvoltarea bazei de producție.

Deci, totul începe aici - la așa-numitul site. epitaxie în fază gazoasă. În această cameră există un reactor cu gaz, în care un strat cristalin este crescut pe un substrat de germaniu timp de trei ore, care va servi drept bază pentru o viitoare celulă solară. Costul unei astfel de instalații este de aproximativ trei milioane de euro.

După aceasta, substratul mai are un drum lung de parcurs: contactele electrice vor fi aplicate pe ambele părți ale fotocelulei (iar pe partea de lucru contactul va avea un „model pieptene”, ale cărui dimensiuni sunt calculate cu atenție pentru a asigura maximum transmitere lumina soarelui), va apărea un strat antireflex pe substrat etc. - un total de peste două duzini de operațiuni tehnologice la diferite instalații înainte ca fotocelula să devină baza bateriei solare.

Iată, de exemplu, o instalație de fotolitografie. Aici, pe fotocelule se formează „modele” de contacte electrice. Aparatul efectuează automat toate operațiunile, conform unui program dat. Aici lumina este adecvată, ceea ce nu dăunează stratului fotosensibil al celulei foto - ca și înainte, în era fotografiei analogice, am folosit lămpi „roșii”.

În vidul instalației de pulverizare, contactele electrice și dielectricii sunt depuse cu ajutorul unui fascicul de electroni și se aplică acoperiri antireflex (acestea cresc curentul generat de fotocelula cu 30%).

Ei bine, fotocelula este gata și poți începe asamblarea bateriei solare. Barele colectoare sunt lipite de suprafața fotocelulei pentru a le conecta apoi între ele, iar pe ele este lipită sticlă de protecție, fără de care în spațiu, în condiții de radiație, fotocelula ar putea să nu reziste la sarcini. Și deși grosimea sticlei este de numai 0,12 mm, o baterie cu astfel de fotocelule va funcționa mult timp pe orbită (mai mult de cincisprezece ani pe orbite înalte).

Conexiunea electrică a fotocelulelor între ele se realizează prin contacte de argint (se numesc bare) cu o grosime de numai 0,02 mm.

Pentru a obține tensiunea de rețea necesară generată de bateria solară, fotocelulele sunt conectate în serie. Așa arată o secțiune de fotocelule conectate în serie (convertoare fotoelectrice - este corect).

In cele din urma, baterie solară colectate. Aici este afișată doar o parte a bateriei - panoul în format mockup. Pe un satelit pot exista până la opt astfel de panouri, în funcție de cantitatea de energie necesară. Pe sateliții moderni de comunicații atinge 10 kW. Astfel de panouri vor fi montate pe un satelit, în spațiu se vor deschide ca niște aripi și cu ajutorul lor ne vom uita la televiziunea prin satelit, vom folosi internet prin satelit, sisteme de navigație (sateliții GLONASS folosesc panouri solare Krasnodar).

Când nava este iluminată de Soare, electricitatea generată de bateria solară alimentează sistemele navei spațiale, iar excesul de energie este stocat în baterie.

Când nava spațială se află în umbra Pământului, dispozitivul folosește electricitatea stocată în baterie. Bateria nichel-hidrogen, având o capacitate energetică mare (60 W h/kg) și o resursă aproape inepuizabilă, este utilizată pe scară largă pe nave spațiale. Producția de astfel de baterii este o altă parte a activității plantei Saturn.

În această fotografie, asamblarea unei baterii cu nichel-hidrogen este efectuată de Anatoly Dmitrievich Panin, deținătorul medaliei Ordinului Meritul pentru Patrie, gradul II.

Zona de asamblare a bateriei nichel-hidrogen. Conținutul bateriei este pregătit pentru a fi plasat în carcasă. Umplerea este electrozi pozitivi și negativi separați de hârtie separatoare - în ei are loc transformarea și acumularea de energie.

Instalație pentru sudarea cu fascicul de electroni în vid, care este utilizată pentru a produce o carcasă a bateriei din metal subțire.

Zona atelierului unde carcasele bateriilor și piesele sunt testate pentru presiune înaltă.

Datorită faptului că acumularea de energie în baterie este însoțită de formarea hidrogenului, iar presiunea din interiorul bateriei crește, testarea scurgerilor este o parte integrantă a procesului de fabricare a bateriei.

Carcasa unei baterii nichel-hidrogen este o parte foarte importantă a întregului dispozitiv care funcționează în spațiu. Carcasa este proiectată pentru o presiune de 60 kg s/cm2; în timpul testării, ruperea a avut loc la o presiune de 148 kg s/cm2.

Bateriile testate pentru durabilitate sunt încărcate cu electrolit și hidrogen, după care sunt gata de utilizare.

Corpul unei baterii nichel-hidrogen este realizat dintr-un aliaj metalic special și trebuie să fie rezistent mecanic, ușor și să aibă o conductivitate termică ridicată. Bateriile sunt instalate în celule și nu se ating între ele.

Bateriile reîncărcabile și bateriile asamblate din acestea sunt supuse unor teste electrice în propriile noastre unități de producție. În spațiu nu se va mai putea corecta sau înlocui nimic, așa că fiecare produs este atent testat aici.

Toată tehnologia spațială este supusă unor teste pentru stres mecanic folosind suporturi de vibrații care simulează sarcinile la lansarea unei nave spațiale pe orbită.

În general, planta Saturn a făcut cea mai favorabilă impresie. Producția este bine organizată, atelierele curate și luminoase, oamenii care lucrează sunt calificați, comunicarea cu astfel de specialiști este o plăcere și foarte interesantă pentru o persoană care este cel puțin într-o oarecare măsură interesată de spațiul nostru.

Aceste dispozitive semiconductoare transformă energia solară în curent electric continuu. Mai simplu spus, acestea sunt elementele de bază ale dispozitivului pe care îl numim „panouri solare”. Cu ajutorul unor astfel de baterii, sateliții artificiali Pământeni operează pe orbite spațiale. Astfel de baterii sunt fabricate aici în Krasnodar - la uzina Saturn. Să mergem acolo într-o excursie.

Întreprinderea din Krasnodar face parte din Agenția Spațială Federală, dar Saturn este deținută de compania Ochakovo, care a salvat literalmente această producție în anii '90. Proprietarii de la Ochakovo au cumpărat un pachet de control, care aproape a ajuns la americani.

Aici s-au investit sume mari de bani și au fost achiziționate echipamente moderne, iar acum Saturn este unul dintre cei doi lideri de pe piața rusă pentru producția de baterii solare și reîncărcabile pentru nevoile industriei spațiale - civilă și militară. Toate profiturile pe care le primește Saturn rămân aici în Krasnodar și merg către dezvoltarea bazei de producție.

Deci, totul începe aici - la așa-numitul site. epitaxie în fază gazoasă. În această cameră există un reactor cu gaz, în care un strat cristalin este crescut pe un substrat de germaniu timp de 3 ore, care va servi drept bază pentru o viitoare celulă solară. Costul unei astfel de instalații este de aproximativ 3 milioane de euro:



După aceasta, substratul mai are un drum lung de parcurs: contactele electrice vor fi aplicate pe ambele părți ale fotocelulei (mai mult, pe partea de lucru contactul va avea un „model pieptene”, ale cărui dimensiuni sunt atent calculate pentru a asigura trecerea maximă a razelor solare), va apărea un strat antireflex pe substrat și etc. - un total de peste două duzini de operațiuni tehnologice la diferite instalații înainte ca fotocelula să devină baza bateriei solare.

De exemplu, instalatie de fotolitografie. Aici, pe fotocelule se formează „modele” de contacte electrice. Aparatul efectuează automat toate operațiunile, conform unui program dat. Aici lumina este potrivită, ceea ce nu dăunează stratului fotosensibil al celulei foto - ca și înainte, în epoca fotografiei analogice, am folosit lămpi „roșii”^

În vidul instalației de pulverizare, contactele electrice și dielectricii sunt depuse cu ajutorul unui fascicul de electroni și se aplică și acoperiri antireflex (acestea cresc curentul generat de fotocelula cu 30%):

Ei bine, fotocelula este gata și poți începe asamblarea bateriei solare. Barele colectoare sunt lipite de suprafața fotocelulei pentru a le conecta apoi între ele, iar pe ele este lipită sticlă de protecție, fără de care în spațiu, în condiții de radiație, fotocelula ar putea să nu reziste la sarcini. Și, deși grosimea sticlei este de doar 0,12 mm, o baterie cu astfel de fotocelule va funcționa mult timp pe orbită (pe orbite înalte mai mult de 15 ani).

Conexiunea electrică a fotocelulelor între ele se realizează prin contacte de argint (se numesc bare) cu o grosime de numai 0,02 mm.

Pentru a obține tensiunea de rețea necesară generată de bateria solară, fotocelulele sunt conectate în serie. Iată cum arată o secțiune de fotocelule conectate în serie (convertoare fotoelectrice - este corect):

La final, panoul solar este asamblat. Aici este afișată doar o parte a bateriei - panoul în format mockup. Pe un satelit pot exista până la opt astfel de panouri, în funcție de cantitatea de energie necesară. Pe sateliții moderni de comunicații atinge 10 kW. Panourile vor fi montate pe satelit, în spațiu se vor deschide ca niște aripi și cu ajutorul lor ne vom uita la televiziunea prin satelit, vom folosi internet prin satelit, sisteme de navigație (sateliții GLONASS folosesc panouri solare Krasnodar):

Când nava este iluminată de Soare, electricitatea generată de bateria solară alimentează sistemele navei spațiale, iar excesul de energie este stocat în baterie. Când nava spațială se află în umbra Pământului, dispozitivul folosește electricitatea stocată în baterie. Baterie nichel-hidrogen, având intensitate energetică mare (60 W h/kg) și o resursă practic inepuizabilă, este utilizat pe scară largă pe nave spațiale. Producția de astfel de baterii este o altă parte a activității plantei Saturn.

În această fotografie, asamblarea unei baterii cu nichel-hidrogen este efectuată de Anatoly Dmitrievich Panin, deținătorul medaliei Ordinului de Meritul pentru Patrie, gradul II:

Zona de asamblare a bateriei nichel-hidrogen. Conținutul bateriei este pregătit pentru a fi plasat în carcasă. Umplerea este electrozi pozitivi și negativi separați de hârtie separatoare - în ei are loc transformarea și acumularea de energie:

Instalatie pentru sudarea cu fascicul de electroniîn vid, cu ajutorul căruia carcasa bateriei este realizată din metal subțire:

Zona atelierului unde carcasele bateriilor și piesele sunt testate pentru presiune înaltă. Datorită faptului că acumularea de energie în baterie este însoțită de formarea hidrogenului, iar presiunea din interiorul bateriei crește, testarea scurgerilor este o parte integrantă a procesului de fabricație a bateriei:

Carcasa unei baterii nichel-hidrogen este o parte foarte importantă a întregului dispozitiv care funcționează în spațiu. Carcasa este proiectată pentru o presiune de 60 kg s/cm 2; în timpul testării, ruperea a avut loc la o presiune de 148 kg s/cm 2:

Bateriile testate cu rezistență sunt încărcate cu electrolit și hidrogen, după care sunt gata de utilizare:

Corpul unei baterii nichel-hidrogen este realizat dintr-un aliaj metalic special și trebuie să fie rezistent mecanic, ușor și să aibă o conductivitate termică ridicată. Bateriile sunt instalate în celule și nu se ating între ele:

Bateriile reîncărcabile și bateriile asamblate din acestea sunt supuse unor teste electrice în propriile noastre unități de producție. În spațiu nu se va mai putea corecta sau înlocui nimic, așa că fiecare produs este atent testat aici.

Toată tehnologia spațială este supusă unor teste pentru stres mecanic folosind suporturi de vibrații care simulează sarcinile la lansarea unei nave spațiale pe orbită.

În general, planta Saturn a făcut cea mai favorabilă impresie. Producția este bine organizată, atelierele curate și luminoase, oamenii care lucrează sunt calificați, comunicarea cu astfel de specialiști este o plăcere și foarte interesantă pentru o persoană care este cel puțin într-o oarecare măsură interesată de spațiul nostru. L-am părăsit pe Saturn într-o dispoziție grozavă - este întotdeauna plăcut să vezi un loc aici în care nu se angajează în discuții inactiv și amestecă documentele, ci fac o muncă reală, serioasă, concurează cu succes cu producători similari din alte țări. Ar fi mai multe din asta în Rusia.

Acestea sunt convertoare fotovoltaice – dispozitive semiconductoare care transformă energia solară în curent electric continuu. Mai simplu spus, acestea sunt elementele de bază ale dispozitivului pe care îl numim „panouri solare”. Cu ajutorul unor astfel de baterii, sateliții artificiali Pământeni operează pe orbite spațiale. Astfel de baterii sunt fabricate aici în Krasnodar - la uzina Saturn. Conducerea fabricii l-a invitat pe autorul acestui blog să se uite la procesul de producție și să scrie despre el în jurnalul său.


1. Întreprinderea din Krasnodar face parte din Agenția Spațială Federală, dar Saturn este deținută de compania Ochakovo, care a salvat literalmente această producție în anii 90. Proprietarii de la Ochakovo au cumpărat un pachet de control, care aproape a ajuns la americani. Ochakovo a investit masiv aici, a achiziționat echipamente moderne, a reușit să rețină specialiști, iar acum Saturn este unul dintre cei doi lideri de pe piața rusă pentru producția de baterii solare și reîncărcabile pentru nevoile industriei spațiale - civilă și militară. Toate profiturile pe care le primește Saturn rămân aici în Krasnodar și merg către dezvoltarea bazei de producție.

2. Deci, totul începe aici - la așa-numitul site. epitaxie în fază gazoasă. În această cameră există un reactor cu gaz, în care un strat cristalin este crescut pe un substrat de germaniu timp de trei ore, care va servi drept bază pentru o viitoare celulă solară. Costul unei astfel de instalații este de aproximativ trei milioane de euro.

3. După aceasta, substratul mai are un drum lung de parcurs: contactele electrice vor fi aplicate pe ambele părți ale fotocelulei (mai mult, pe partea de lucru contactul va avea un „model pieptene”, ale cărui dimensiuni sunt calculate cu atenție. pentru a asigura trecerea maximă a razelor solare), va apărea un strat antireflex pe stratul de acoperire al substratului etc. - un total de peste două duzini de operațiuni tehnologice la diferite instalații înainte ca fotocelula să devină baza bateriei solare.

4. Iată, de exemplu, o instalație de fotolitografie. Aici, pe fotocelule se formează „modele” de contacte electrice. Aparatul efectuează automat toate operațiunile, conform unui program dat. Aici lumina este adecvată, ceea ce nu dăunează stratului fotosensibil al celulei foto - ca și înainte, în era fotografiei analogice, am folosit lămpi „roșii”.

5. În vidul instalației de pulverizare, contactele electrice și dielectricii sunt depuse cu ajutorul unui fascicul de electroni și se aplică și acoperiri antireflectante (măresc curentul generat de fotocelula cu 30%).

6. Ei bine, fotocelula este gata și poți începe asamblarea bateriei solare. Barele colectoare sunt lipite de suprafața fotocelulei pentru a le conecta apoi între ele, iar pe ele este lipită sticlă de protecție, fără de care în spațiu, în condiții de radiație, fotocelula ar putea să nu reziste la sarcini. Și, deși grosimea sticlei este de numai 0,12 mm, o baterie cu astfel de fotocelule va funcționa mult timp pe orbită (pe orbite înalte mai mult de cincisprezece ani).


6a

6b

7. Conectarea electrică a fotocelulelor între ele se realizează cu contacte de argint (se numesc bare) cu o grosime de numai 0,02 mm.

8. Pentru a obține tensiunea de rețea necesară generată de bateria solară, fotocelulele sunt conectate în serie. Așa arată o secțiune de fotocelule conectate în serie (convertoare fotoelectrice - este corect).

9. În sfârșit, bateria solară este asamblată. Aici este afișată doar o parte a bateriei - panoul în format mockup. Pe un satelit pot exista până la opt astfel de panouri, în funcție de cantitatea de energie necesară. Pe sateliții moderni de comunicații atinge 10 kW. Astfel de panouri vor fi montate pe un satelit, în spațiu se vor deschide ca niște aripi și cu ajutorul lor ne vom uita la televiziunea prin satelit, vom folosi internet prin satelit, sisteme de navigație (sateliții GLONASS folosesc panouri solare Krasnodar).

9a

10. Când o navă spațială este iluminată de Soare, electricitatea generată de bateria solară alimentează sistemele navei spațiale, iar excesul de energie este stocat în baterie. Când nava spațială se află în umbra Pământului, dispozitivul folosește electricitatea stocată în baterie. Bateria nichel-hidrogen, având o capacitate energetică mare (60 W h/kg) și o resursă aproape inepuizabilă, este utilizată pe scară largă pe nave spațiale. Producția de astfel de baterii este o altă parte a activității plantei Saturn.

În această fotografie, asamblarea unei baterii cu nichel-hidrogen este efectuată de Anatoly Dmitrievich Panin, deținătorul medaliei Ordinului Meritul pentru Patrie, gradul II.

10a

11. Zona de asamblare a bateriilor nichel-hidrogen. Conținutul bateriei este pregătit pentru a fi plasat în carcasă. Umplerea este electrozi pozitivi și negativi separați de hârtie separatoare - în ei are loc transformarea și acumularea de energie.

12. Instalatie pentru sudarea cu fascicul de electroni in vid, cu ajutorul careia carcasa bateriei este realizata din metal subtire.

13. Secțiunea atelierului în care carcasele și piesele bateriilor sunt testate pentru presiune înaltă.
Datorită faptului că acumularea de energie în baterie este însoțită de formarea hidrogenului, iar presiunea din interiorul bateriei crește, testarea scurgerilor este o parte integrantă a procesului de fabricare a bateriei.

14. Carcasa unei baterii nichel-hidrogen este o parte foarte importantă a întregului dispozitiv care funcționează în spațiu. Carcasa este proiectată pentru o presiune de 60 kg s/cm 2; în timpul testării, ruperea a avut loc la o presiune de 148 kg s/cm 2.

15. Bateriile testate sunt încărcate cu electrolit și hidrogen, după care sunt gata de utilizare.

16. Corpul unei baterii nichel-hidrogen este realizat dintr-un aliaj metalic special și trebuie să fie rezistent mecanic, ușor și să aibă o conductivitate termică ridicată. Bateriile sunt instalate în celule și nu se ating între ele.

17. Bateriile reîncărcabile și bateriile asamblate din acestea sunt supuse unor teste electrice pe instalații de producție proprie. În spațiu nu se va mai putea corecta sau înlocui nimic, așa că fiecare produs este atent testat aici.

17a

17b

18. Toată tehnologia spațială este supusă unor încercări mecanice folosind suporturi de vibrații care simulează sarcinile la lansarea unei nave spațiale pe orbită.

18a

19. În general, planta Saturn a făcut cea mai favorabilă impresie. Producția este bine organizată, atelierele curate și luminoase, oamenii care lucrează sunt calificați, comunicarea cu astfel de specialiști este o plăcere și foarte interesantă pentru o persoană care este cel puțin într-o oarecare măsură interesată de spațiul nostru. L-am părăsit pe Saturn într-o dispoziție grozavă - este întotdeauna plăcut să vezi un loc aici în care nu se angajează în discuții inactiv și amestecă documentele, ci fac o muncă reală, serioasă, concurează cu succes cu producători similari din alte țări. Ar fi mai multe din asta în Rusia.


Fotografii: © drugoi

P.S. Blogul vicepreședintelui de marketing la Ochakovo

Holdingul Russian Space Systems (RKS, parte a Roscosmos) a finalizat crearea unui sistem de protecție electrică modernizat pentru panourile solare produse pe plan intern. Utilizarea sa va prelungi semnificativ durata de viață a surselor de alimentare a navelor spațiale și va face din panourile solare rusești unul dintre cele mai eficiente energetic din lume. Evoluția este raportată într-un comunicat de presă primit de redactor.

La proiectarea noilor diode au fost utilizate soluții tehnice patentate, care le-au îmbunătățit semnificativ caracteristicile de performanță și le-au crescut fiabilitatea. Astfel, utilizarea izolației dielectrice multistrat special dezvoltată a cristalului permite diodei să reziste la tensiuni inverse de până la 1,1 kilovolți. Datorită acestui fapt, noua generație de diode de protecție poate fi utilizată cu cele mai eficiente convertoare fotovoltaice (PVC) disponibile. Anterior, când diodele erau instabile la tensiune inversă mare, era necesar să nu se aleagă probele cele mai eficiente.

Pentru a crește fiabilitatea și durata de viață a diodelor, RKS a creat noi magistrale de comutare multistrat pentru diode pe bază de molibden, datorită cărora diodele pot rezista la peste 700 de șocuri termice. Șocul termic este o situație tipică pentru celulele solare din spațiu, când, în timpul tranziției de la partea iluminată a orbitei la partea umbrită a Pământului, temperatura se modifică cu mai mult de 300 de grade Celsius în câteva minute. Componentele standard ale bateriilor solare terestre nu pot rezista la acest lucru, iar durata de viață a bateriilor spațiale este în mare măsură determinată de numărul de șocuri termice pe care le pot supraviețui.

Durata de viață activă a unei baterii solare de nave spațiale echipată cu noi diode va crește la 15,5 ani. Dioda poate fi stocată pe Pământ încă 5 ani. Astfel, perioada totală de garanție pentru diodele de nouă generație este de 20,5 ani. Fiabilitatea ridicată a dispozitivului este confirmată de teste independente de viață, în timpul cărora diodele au rezistat la mai mult de șapte mii de cicluri termice. Tehnologia de producție de grup dovedită permite RKS să producă peste 15 mii de diode de nouă generație pe an. Livrările lor sunt planificate să înceapă în 2017.

Noile celule solare vor rezista până la 700 de schimbări de temperatură de 300 de grade Celsius și vor putea funcționa în spațiu mai mult de 15 ani

Bateriile solare pentru spațiu constau din convertoare fotovoltaice (PVC) care măsoară 25x50 milimetri. Suprafața panourilor solare poate ajunge la 100 metri patrati(pentru stațiile orbitale), deci pot exista o mulțime de celule solare într-un singur sistem. FEP-urile sunt aranjate în lanțuri. Fiecare lanț individual este numit „șir”. În spațiu, celulele solare individuale sunt deteriorate periodic de razele cosmice, iar dacă nu ar avea nicio protecție, atunci întreaga baterie solară în care se află convertorul afectat s-ar putea defecta.

Baza sistemului de protecție a bateriilor solare este alcătuită din diode - dispozitive mici instalate complet cu celule solare. Când bateria solară cade parțial sau complet la umbră, celulele solare, în loc să furnizeze curent bateriilor, încep să o consume - tensiune inversă trece prin celulele solare. Pentru a preveni acest lucru, pe fiecare celulă fotovoltaică este instalată o diodă shunt, iar pe fiecare „șir” este instalată o diodă de blocare. Cu cât celula solară este mai eficientă, cu atât produce mai mult curent, cu atât tensiunea inversă va fi mai mare atunci când panoul solar intră în umbra Pământului.

Dacă dioda de șunt nu „trage” tensiunea inversă peste o anumită valoare, celulele solare vor trebui să fie mai puțin eficiente, astfel încât atât curentul de încărcare direct al bateriilor, cât și curentul invers de descărcare nedorită să fie minime. Când, în timp, sub influența factorilor destabilizatori din spațiul cosmic, celulele solare individuale sau un „șir” eșuează imediat, astfel de elemente sunt pur și simplu tăiate fără a afecta celulele solare de lucru și alte „șiruri”. Acest lucru permite convertizoarelor rămase, încă în funcțiune, să continue să funcționeze. Astfel, eficienta energetica si viata activa a bateriei solare depind de calitatea diodelor.

În URSS, pe bateriile solare se foloseau doar diode de blocare; dacă o celulă solară funcționa defectuos, opreau imediat întreg lanțul de convertoare. Din această cauză, degradarea panourilor solare de pe sateliții sovietici a fost rapidă și nu au funcționat foarte mult timp. Acest lucru ne-a obligat să facem și să lansăm mai des dispozitive pentru a le înlocui, ceea ce era foarte scump. Din anii 1990, la crearea navelor spațiale autohtone, au început să fie folosite celule solare fabricate în străinătate, care au fost achiziționate asamblate cu diode. Situația a fost posibilă abia în secolul XXI.

Aceste dispozitive semiconductoare transformă energia solară în curent electric continuu. Mai simplu spus, acestea sunt elementele de bază ale dispozitivului pe care îl numim „panouri solare”. Cu ajutorul unor astfel de baterii, sateliții artificiali Pământeni operează pe orbite spațiale. Astfel de baterii sunt fabricate aici în Krasnodar - la uzina Saturn. Să mergem acolo într-o excursie.

Fotografii și text de Rustem Adagamov

Întreprinderea din Krasnodar face parte din Agenția Spațială Federală, dar Saturn este deținută de compania Ochakovo, care a salvat literalmente această producție în anii '90. Proprietarii de la Ochakovo au cumpărat un pachet de control, care aproape a ajuns la americani.

Aici s-au investit sume mari de bani și au fost achiziționate echipamente moderne, iar acum Saturn este unul dintre cei doi lideri de pe piața rusă pentru producția de baterii solare și reîncărcabile pentru nevoile industriei spațiale - civilă și militară. Toate profiturile pe care le primește Saturn rămân aici în Krasnodar și merg către dezvoltarea bazei de producție.

Deci, totul începe aici - la așa-numitul site. epitaxie în fază gazoasă. În această cameră există un reactor cu gaz, în care un strat cristalin este crescut pe un substrat de germaniu timp de 3 ore, care va servi drept bază pentru o viitoare celulă solară. Costul unei astfel de instalații este de aproximativ 3 milioane de euro:

După aceasta, substratul mai are un drum lung de parcurs: contactele electrice vor fi aplicate pe ambele părți ale fotocelulei (mai mult, pe partea de lucru contactul va avea un „model pieptene”, ale cărui dimensiuni sunt atent calculate pentru a asigura trecerea maximă a razelor solare), va apărea un strat antireflex pe substrat și etc. - un total de peste două duzini de operațiuni tehnologice la diferite instalații înainte ca fotocelula să devină baza bateriei solare.

De exemplu, instalatie de fotolitografie. Aici, pe fotocelule se formează „modele” de contacte electrice. Aparatul efectuează automat toate operațiunile, conform unui program dat. Aici lumina este potrivită, ceea ce nu dăunează stratului fotosensibil al celulei foto - ca și înainte, în epoca fotografiei analogice, am folosit lămpi „roșii”^

În vidul instalației de pulverizare, contactele electrice și dielectricii sunt depuse cu ajutorul unui fascicul de electroni și se aplică și acoperiri antireflex (acestea cresc curentul generat de fotocelula cu 30%):

Ei bine, fotocelula este gata și poți începe asamblarea bateriei solare. Barele colectoare sunt lipite de suprafața fotocelulei pentru a le conecta apoi între ele, iar pe ele este lipită sticlă de protecție, fără de care în spațiu, în condiții de radiație, fotocelula ar putea să nu reziste la sarcini. Și, deși grosimea sticlei este de doar 0,12 mm, o baterie cu astfel de fotocelule va funcționa mult timp pe orbită (pe orbite înalte mai mult de 15 ani).

Conexiunea electrică a fotocelulelor între ele se realizează prin contacte de argint (se numesc bare) cu o grosime de numai 0,02 mm.

Pentru a obține tensiunea de rețea necesară generată de bateria solară, fotocelulele sunt conectate în serie. Iată cum arată o secțiune de fotocelule conectate în serie (convertoare fotoelectrice - este corect):

La final, panoul solar este asamblat. Aici este afișată doar o parte a bateriei - panoul în format mockup. Pe un satelit pot exista până la opt astfel de panouri, în funcție de cantitatea de energie necesară. Pe sateliții moderni de comunicații atinge 10 kW. Panourile vor fi montate pe satelit, în spațiu se vor deschide ca niște aripi și cu ajutorul lor ne vom uita la televiziunea prin satelit, vom folosi internet prin satelit, sisteme de navigație (sateliții GLONASS folosesc panouri solare Krasnodar):

Când nava este iluminată de Soare, electricitatea generată de bateria solară alimentează sistemele navei spațiale, iar excesul de energie este stocat în baterie. Când nava spațială se află în umbra Pământului, dispozitivul folosește electricitatea stocată în baterie. Baterie nichel-hidrogen, având intensitate energetică mare (60 W h/kg) și o resursă practic inepuizabilă, este utilizat pe scară largă pe nave spațiale. Producția de astfel de baterii este o altă parte a activității plantei Saturn.

În această fotografie, asamblarea unei baterii cu nichel-hidrogen este efectuată de Anatoly Dmitrievich Panin, deținătorul medaliei Ordinului de Meritul pentru Patrie, gradul II:

Zona de asamblare a bateriei nichel-hidrogen. Conținutul bateriei este pregătit pentru a fi plasat în carcasă. Umplerea este electrozi pozitivi și negativi separați de hârtie separatoare - în ei are loc transformarea și acumularea de energie:

Instalatie pentru sudarea cu fascicul de electroniîn vid, cu ajutorul căruia carcasa bateriei este realizată din metal subțire:

Zona atelierului unde carcasele bateriilor și piesele sunt testate pentru presiune înaltă. Datorită faptului că acumularea de energie în baterie este însoțită de formarea hidrogenului, iar presiunea din interiorul bateriei crește, testarea scurgerilor este o parte integrantă a procesului de fabricație a bateriei:

Carcasa unei baterii nichel-hidrogen este o parte foarte importantă a întregului dispozitiv care funcționează în spațiu. Carcasa este proiectată pentru o presiune de 60 kg s/cm 2; în timpul testării, ruperea a avut loc la o presiune de 148 kg s/cm 2:

Bateriile testate cu rezistență sunt încărcate cu electrolit și hidrogen, după care sunt gata de utilizare:

Corpul unei baterii nichel-hidrogen este realizat dintr-un aliaj metalic special și trebuie să fie rezistent mecanic, ușor și să aibă o conductivitate termică ridicată. Bateriile sunt instalate în celule și nu se ating între ele:

Bateriile reîncărcabile și bateriile asamblate din acestea sunt supuse unor teste electrice în propriile noastre unități de producție. În spațiu nu se va mai putea corecta sau înlocui nimic, așa că fiecare produs este atent testat aici.

Toată tehnologia spațială este supusă unor teste pentru stres mecanic folosind suporturi de vibrații care simulează sarcinile la lansarea unei nave spațiale pe orbită.

În general, planta Saturn a făcut cea mai favorabilă impresie. Producția este bine organizată, atelierele curate și luminoase, oamenii care lucrează sunt calificați, comunicarea cu astfel de specialiști este o plăcere și foarte interesantă pentru o persoană care este cel puțin într-o oarecare măsură interesată de spațiul nostru. L-am părăsit pe Saturn într-o dispoziție grozavă - este întotdeauna plăcut să vezi un loc aici în care nu se angajează în discuții inactiv și amestecă documentele, ci fac o muncă reală, serioasă, concurează cu succes cu producători similari din alte țări. Ar fi mai multe din asta în Rusia.

In contact cu

Publicații conexe