Сансрын нарны хавтангууд. Ecowatt: зай ба нарны зай. Монокристал цахиур дээр суурилсан нарны эсийг бий болгох

Шинэ бүтээл нь пуужин, сансрын технологитой холбоотой, тухайлбал сансрын хөлөгт зориулсан нарны батерейны бүтцийн элементүүдтэй холбоотой юм. Сансрын хөлгийн нарны эсийн зөөгч самбар нь хүрээ ба зөөгч дээд ба доод суурийг агуулдаг. Зөгийн үүр хэлбэртэй дүүргэгчийг дурдсан ба суурийн хооронд герметик байдлаар суурилуулсан бөгөөд ачааны даацын хуваалтууд нь суурийн дагуу перпендикуляр байрладаг. Зөгийн сархинагны дотоод эзэлхүүнийг бие биетэйгээ холбохын тулд шинэ бүтээлийн хувилбар бүр нь дүүргэгч ба зөгийн сархинаг бүрийн хажуугийн гадаргуу дээрх ус зайлуулах нүхийг хэрэгжүүлэх боломжийг олгодог. Зөгийн сархинагны дотоод эзэлхүүнийг гадаад орчинтой уялдуулахын тулд шинэ бүтээлийн эхний хувилбарт дор хаяж нэг хүрээ элементэд ус зайлуулах цоорхойг хэрэгжүүлэх, шинэ бүтээлийн хоёр дахь хувилбар нь самбарын доод суурийн ус зайлуулах нүхийг гадаргуугийн гадаргуу дээр жигд байрлуулах боломжийг олгодог бөгөөд шинэ бүтээлийн гурав дахь хувилбар нь доод тал нь ус зайлуулах нүхийг хэрэгжүүлэх боломжийг олгодог. нэг хүрээ элемент ба самбарын доод баазанд түүний гадаргуугийн талбайд жигд хэмжинэ. Энэ тохиолдолд холхивчийн самбарын дурдсан бүтцийн элементүүд дэх ус зайлуулах цоорхойн нийт талбайг зөгийн сархин дахь хийн орчин дахь нийт хэмжээ, ус зайлуулах цоорхойн урсгалын хурд болон самбарын суурийн дагуу ажилладаг хийн орчин дахь даралтын зөрүүг харгалзан тодорхойлно. Энэхүү шинэ бүтээл нь сансрын хөлөг онгоцны нарны хавтангуудын массыг нэмэгдүүлэхгүйгээр тэдгээрийн бүтцийн бат бөх чанарыг нэмэгдүүлэх, хавтан үйлдвэрлэх, суурилуулах технологийг хялбаршуулах, тэдгээрийн ашиглалтын найдвартай байдлыг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог. 3 n.p. f-ly, 4 хороолол

Шинэ бүтээл нь нисэх онгоцны аэрогаздинамикийн чиглэлтэй холбоотой бөгөөд гурван давхар зөөгч схемийн дагуу хийсэн сансрын хөлгийн (SC) нарны хавтанг (SB) зохион бүтээх, бүтээхэд пуужингийн ажиллагаанд ашиглаж болно.

Нисэх онгоцонд нисэх онгоцны элементүүдийг (хайлуулах, буулгах, далавч гэх мэт) үйлдвэрлэхэд өргөн хэрэглэгддэг бөгөөд дээд ба доод суурийг агуулсан, гурван давхар агуулсан даацын схемийн дагуу хийсэн хавтангууд, тэдгээрийн хооронд зөгийн сархинаг хэлбэртэй дүүргэгч суурилуулсан болно.

Нисэх онгоцны элемент дээр ажилладаг тархсан ачааллыг хүлээн авах, дамжуулах зориулалттай, зөгийн сархинагтай гурван давхар схемийн дагуу хийсэн хавтан нь илүү хатуу, өндөр даацтай болгодог. Самбарыг ачаалахад хатуу, хөнгөн жинтэй зөгийн сархинаг нь хажуугийн зүсэлтийг шингээж, урт шахалтын дор нимгэн ачаалал агуулсан давхаргыг гулзайлгахаас хамгаалдаг.

Энэхүү техникийн шийдлийн сул тал нь агаарын хөлгийн нислэгийн өндөр өөрчлөгдөх үед нислэгийн зам дагуу байрлах самбарын элементүүд дээр ихээхэн даралт унаснаас үүдэн хүрээ элементүүд болон хавтангийн бэхэлгээний жин нэмэгдэх явдал юм.

SB KA пуужингийн шинжлэх ухаанд ашиглагддаг бөгөөд KA-ийн тэжээлийн системийн мэдрэмтгий элементүүдийг (фотоэлектрик хувиргагч) суурилуулахад зориулагдсан. Энэхүү хавтангууд нь гурван давхар ачааны даацын схемийн дагуу хийгдсэн бөгөөд дээд ба доод суурийг авч явдаг хүрээтэй бөгөөд тэдгээрийн хооронд зөгийн сархинаг хэлбэртэй дүүргэгчийг герметик байдлаар суурилуулсан бөгөөд цахилгаан хуваалтууд нь хавтангийн хатуу байдлыг нэмэгдүүлэхийн тулд суурийн дагуу перпендикуляр суурилуулсан болно. SB хавтангийн бүтцийн жинг бууруулахын тулд хүрээ, даацын суурь, хуваалтыг хөнгөн материалаар хийсэн болно.

Пуужингийн ажиллагаанд ашигласан даацын самбар SB KA, мөн нисэх онгоцонд ашиглагддаг хавтангууд нь зөгийн сархинаг дүүргэгч бүхий SB самбарын гурван давхаргын бүтцийн илүү хатуу, өндөр даацыг өгдөг.

Энэхүү техникийн шийдлийн сул тал нь агаарын хөлгийн ачаалалтай харьцуулахад SC SB хавтангийн элементүүд дээр илүү их ач холбогдолтой аэрогаздинамик ачаалалтай тул SB-ийн даацын хавтангийн бүтцийн бат бэх чанар, самбар үйлдвэрлэх, ашиглах технологид хазайлт гарсан тохиолдолд түүний ерөнхий ба орон нутгийн тогтвортой байдлыг алдах боломжууд орно. Энэ тохиолдолд хөөргөх тээврийн хэрэгслийн (LV) нисэх зам дагуух SC самбар дээр ажилладаг гадны даралт нь илүү өргөн хүрээтэй өөр өөр байна: агаар мандлаас (LV-ийг асаах үед дэлхийн түвшинд) гариг \u200b\u200bхоорондын орон зайд ороход бараг тэг хүртэл, битүүмжилсэн самбар доторх даралт. нислэгийн зам дагуух LV нь атмосфер хэвээр байна.

Шинэ бүтээлийн зорилго нь SC-ийг хөөргөх тээврийн хэрэгслээр гариг \u200b\u200bхоорондын зайд нэвтрүүлэхэд түүний массыг нэмэгдүүлэхгүйгээр бүтцийн бат бэх чанарыг нэмэгдүүлэх явдал юм.

Асуудал нь ийм байдлаар шийдэгддэг (сонголт 1), SB KA агуулсан самбар дотор дээд ба доод суурийг агуулсан хүрээтэй бөгөөд тэдгээрийн хооронд зөгийн үүр хэлбэртэй дүүргэгчийг герметик суурилуулсан, цахилгаан хуваалтууд, суурийн дагуу перпендикуляр суурилуулсан, шинэ бүтээлийн дагуу зөгийн сархинагны хажуугийн гадаргуу дээр байрладаг. хуваалтыг ус зайлуулах нүхээр хийж, зөгийн сархинагийн дотоод эзэлхүүнийг бие биетэйгээ холбож, хүрээн дотор дор хаяж нэг хүрээний элементэд зөгийн сархинагны дотоод эзэлхүүнийг гадаад орчинтой холбодог ус зайлуулах нүх гаргадаг бол зөгийн сархинаг, ус зайлуулах нүхний нийт үр дүнтэй талбай нь зөгийн сархинаг, хуваалтууд ба хэмжээг харьцаанаас тодорхойлно:

S 2 [см 2] - хүрээ дэх ус зайлуулах нүхний нийт талбай;

a, b - самбар дээрх суурийн дагуу байрлах траекторийн дагуу байрлах хамгийн их даралтын уналтад хүрээ дэх ус зайлуулах нүхний үр дүнтэй талбайн хамаарлын муруйг ойролцоогоор харуулсан коэффициент.

Асуудал нь мөн ийм байдлаар (сонголт 2) SB KA агуулсан самбар дотор дээд ба доод суурийг агуулсан хүрээ, тэдгээрийн хооронд зөгийн үүр хэлбэртэй дүүргэгчийг герметик суурилуулсан, хүч хуваалтууд, суурийн дагуу перпендикуляр суурилуулсан, шинэ бүтээлийн дагуу зөгийн сархинаг бүрийн хажуугийн гадаргуу дээр байрладаг. дүүргэгч ба хуваалтуудын хооронд ус зайлуулах нүх гаргаж, зөгийн сархинагийн дотоод эзэлхүүнийг бие биетэйгээ холбож, самбарын доод хэсэгт ус зайлуулах нүхийг түүний гадаргуугийн гадаргуу дээр жигд байрлуулж, зөгийн сархинагийн дотоод эзэлхүүнийг гадаад орчинтой холбодог бол зөгийн сархинаг, хуваалт, доод хэсгийн ус зайлуулах нүхний нийт үр дүнтэй талбайг тогтооно. харьцаанаас тодорхойлно:

S 1 [см 2] - зөгийн сархинагийн төгсгөлийн гадаргуу дахь ус зайлуулах нүхний нийт талбай;

S 3 [см 2] - доод суурийн ус зайлуулах нүхний нийт талбай;

V [m 3] - эс доторх хийн орчин дахь нийт хэмжээ;

μ.GIF; 1 - зөгийн сархинаг, хуваалт дахь ус зайлуулах нүхийг гадагшлуулах коэффициент;

μ.GIF; 3 - доод суурийн ус зайлуулах нүхийг гадагшлуулах коэффициент;

Δ.GIF; P [kgf / cm 2] - LV нислэгийн зам дагуу хийн орчин дахь хамгийн их даралтын уналт, самбарын суурь дээр ажилладаг;

a, b - самбарын суурийн дагуу ажилладаг траекторийн дагуу хамгийн их даралтын уналтаас самбаруудын суурийн ус зайлуулах цоорхойн үр дүнтэй талбайн хамаарлын муруйг ойролцоо харуулна.

Асуудлыг мөн ийм байдлаар (сонголт 3), SB KA-ийн дэмжигч самбар дээр дээд ба доод суурийг агуулсан хүрээ, тэдгээрийн хооронд зөгийн сархинаг хэлбэртэй дүүргэгч нь герметик суурилуулсан, хүч хуваалтууд, суурийн дагуу перпендикуляр суурилуулсан, шинэ бүтээлийн дагуу, зөгийн сархинаг бүрийн хажуугийн гадаргуу дээр байрладаг. ус зайлуулах нүхээр хийсэн дүүргэгч ба хуваалтууд, зөгийн сархинагийн дотоод эзэлхүүнийг бие биетэйгээ, хүрээн дотор, дор хаяж нэг хүрээний элемент, самбарын доод хэсэгт ус зайлуулах нүхийг түүний гадаргуугийн гадаргуу дээр жигд байрлуулж, зөгийн сархинагийн дотоод эзэлхүүнийг гадаад орчинтой холбож өгдөг. Зөгийн сархинаг, хуваалт, хүрээ, ёроол дахь ус зайлуулах нүхний нийт үр дүнтэй талбайг харьцаанаас тодорхойлно.

S 1 [см 2] - зөгийн сархинагийн төгсгөлийн гадаргуу дахь ус зайлуулах нүхний нийт талбай;

S 2, S 3 [см 2] - хүрээ ба доод суурийн ус зайлуулах цоорхойн нийт талбай;

V [m 3] - эс доторх хийн орчин дахь нийт хэмжээ;

μ.GIF; 1 - зөгийн сархинаг, хуваалт дахь ус зайлуулах нүхийг гадагшлуулах коэффициент;

μ.GIF; 2, μ.GIF; 3 - самбарын доод ба доод суурийн ус зайлуулах нүхийг гадагшлуулах коэффициент;

Δ.GIF; P [kgf / cm 2] - LV нислэгийн зам дагуу хийн орчин дахь хамгийн их даралтын уналт, самбарын суурь дээр ажилладаг;

Шинэ бүтээлийн техникийн үр дүн нь:

Шингэн зөгийн сархинагийн ханан дээр ажилладаг хамгийн бага зөвшөөрөгдөх даралтын уналтад SB самбарын суурь ба мэдрэмтгий элементүүд дээр ажилладаг даралтын уналтыг бууруулах;

Зөгийн сархинаг, хүрээ, бэхэлгээний суурь, самбар хуваалтууд дахь ус зайлуулах нүхний үр дүнтэй талбайг тодорхойлох;

Ус зайлуулах нүхний үр дүнтэй талбайд траффик параметрийн (M тоо, нислэгийн өндөр H) нөлөөллийг тодорхойлох.

Шинэ бүтээлийн мөн чанарыг SB KA самбарын диаграмм, түүний элементүүд дээр ажилладаг илүүдэл даралтын өөрчлөлтийн графикаар дүрслэн харуулав.

1, 2, 3-р зурагт 1, 2, 3-р хувилбараар тус тусад нь хийсэн SB SC самбарын диаграммуудыг харуулав, түүний хэсгүүдийг тодруулав, энд:

2 - дээд суурь;

3 - доод суурь;

4 - дүүргэгч;

5 - хуваалт;

6 - ус зайлуулах нүх;

7 - мэдрэмтгий элементүүд.

Энд сум нь самбарын чигжээсийн зөгийн сархинаг дахь хийн орчин дахь урсгалын чиглэл, түүний гадаад орчинд гарах чиглэлийг харуулна.

4-р зураг нь LV-ийн нислэгийн зам дагуух хамгийн их даралтын уналт Δ.GIF-ийн хамаарлыг харуулна; Ус зайлуулах нүхний дамжин өнгөрөх хэсгүүдийн харьцангуй үр дүнтэй хэсгээс самбарын суурь дээр ажилладаг хийн орчин Р (Δ.GIF; Р \u003d Рвн-Рнр); S / V, энд:

Рвн - самбар доторх хийн орчин дахь даралт (дүүргэгчийн нүдэнд);

Рнар бол самбарын гадна талд байгаа хийн орчин дахь даралт юм.

SB KA-ийн тулгуур самбар (1, 2, 3) нь эдгээр суурийн перпендикуляр суулгасан дээд ба 2 ба доод суурийн 3-ыг, түүнчлэн цахилгаан хуваалт 5-ыг агуулна. Зөгийн үүр хэлбэртэй дүүргэгч 4 нь суурийн хооронд герметик байдлаар суурилуулагддаг. Сансрын хөлгийн цахилгаан хангамжийн системийн мэдрэмтгий элементүүд нь дээд 2 дээр суурилагдсан.

Дүүргэгч 4-ийн зөгийн сархинагаас бүрдэх хажуугийн гадаргуу ба ачаалал даах хуваалтууд 5, прототипээс ялгаатай нь хувилбар бүр дээр зөгийн сархинагийн дотоод эзэлхүүнийг бие биетэйгээ болон гадаад орчинтой холбодог 6-ийн ус зайлуулах нүх байдаг (А ба хэсгийг үзнэ үү).

1-р хувилбарт (1-р зураг) зөгийн сархинагны дотоод эзэлхүүн нь дор хаяж нэг элементэд 1-р хүрээ дээр хийсэн ус зайлуулах нүх 6-ийн тусламжтайгаар гадаад орчинтой харилцдаг.

2-р хувилбарт (2-р зураг) зөгийн сархинагны дотоод эзэлхүүн нь суурийн талбайн хооронд тэгш байрласан 3-р тулгуурын доод хэсэгт байрлуулсан 6 ус зайлуулах нүхний тусламжтайгаар гадаад орчинтой холбогддог.

3-р хувилбарт (3-р зураг) зөгийн сархинагийн дотоод эзэлхүүн нь 1-р хүрээ дээр хийсэн ус зайлуулах нүхнүүд, дор хаяж түүний элементүүдийн аль нэгэнд, түүнчлэн тулгуур ёроолын суурь 3-т, түүний суурийн талбайн хооронд жигд байрладаг.

Самбарын суурийн талбай дээрх ус зайлуулах цоорхойг жигд зохион байгуулсны ачаар дүүргэгчийн зөгийн сархинаг дахь даралтын жигд эсвэл бараг жигд тархалт, улмаар самбарын суурь дээр ажилладаг даралтын уналт хангагдана. Тиймээс тэгш бус даралтын уналтаас самбарын элементүүдийн уулзвар дахь стрессийн концентрацийг арилгаж байгаа нь самбар үйлдвэрлэх технологийг хялбаршуулж, үйлдвэрлэх явцад далд согог байгаа тохиолдолд, жишээ нь, тулгуур суурийн тусламжтайгаар бэхлэгч зөгийн сархинагны бие даасан элементүүдийг наалдуулахгүй байх үед ашиглалтын найдвартай байдлыг нэмэгдүүлдэг.

Самбарыг цутгах хувилбарыг сонгохдоо самбар үйлдвэрлэх загвар, технологийн онцлогийг харгалзан хөөргөх тээврийн хэрэгслийн нислэгийн зам дагуу хавтангийн суурийн дагуу ажиллах зөвшөөрөгдсөн ачааллын дагуу тодорхойлогдоно.

Хөдөлгүүрийн өгөгдсөн нислэгийн замд 1-р хүрээ, дүүргэгчийн зөгийн сархинаг 4, хуваалтууд 5 ба доод бааз 3-ийн үр дүнтэй талбайг 1, 2, 3-р хувилбаруудад хамааралтайгаар 1, 2, 3-р хувилбараар тодорхойлно. эдгээр харьцаанд багтсан a, b коэффициентийг харгалзан үзвэл LV траффикийн параметрээс хамаарна.

(1), (2) ба (3) томъёо нь ус зайлуулах цоорхойн харьцангуй нийт үр дүнтэй талбайн хамаарлын математикийн тодорхойлолтыг агуулна μ.GIF; LV-ийн нислэгийн зам дагуух хамгийн их даралтын уналт Δ.GIF-ээс S / V; Р ба хүч хуваагч 5, дээд бааз 2, доод бааз 3 бүхий дүүргэгч 4-ийн хатсан зөгийн сархинагаас үүссэн хийн динамик харилцан уялдаатай савны систем дэх хийн орчны урсгалын дүн шинжилгээг хийж, дараа нь түүний гадаад орчинд гадагшлах урсгалыг авч үзсэн болно.

Пуужингийн хувьд 1-р хүрээ нь нүүрстөрөгчийн шилэн, 2 ба 3-р тулгуур бааз, түүнчлэн цахилгаан хуваалт 5 нь титанаас бүрддэг. Зөгийн сархинаг хэлбэртэй дүүргэгч 4 нь хөнгөн цагааны хайлшаар хийгдсэн бөгөөд самбарын дээд ба 2, доод бааз 3-т, жишээлбэл, VKV-9 нисэхийн цавуу ашиглан бэхлэгддэг. Мэдрэмтгий 7 SB элементийг дээд суурийн 2-т хавсаргасан болно.

SB KA-ийн тээврийн зөвлөл дараахь байдлаар ажилладаг.

Учир нь дүүргэгч 4 ба самбарын элементүүдийн зөгийн сархинагаас бүрдсэн хажуугийн гадаргуу дээр (Зураг 1, 2, 3), прототипээс ялгаатай нь ус зайлуулах цооногууд 6, хиймэл дагуулын нислэгийн үеэр хөөргөх тээврийн хэрэгслийн нэг хэсэг, мөн сансрын хөлгийн бие даасан нислэгээр үзэсгэлэн худалдааг хаясны дараа хийдэг. толгойн нэгж, хийн орчин нь дүүргэгч 4, хүчний хуваалтууд 5 ба түүний гаднах орчинд ус зайлуулах нүхээр дамжин урсдаг (BB хэсгийн хэсгийг үзнэ үү). Хий ялгаруулагч бодисын хэт их урсгал нь дүүргэгч 4-ийн зөгийн сархинаг дахь даралтыг тэнцвэржүүлэхэд бага зэрэг саатал гардаг.

Энэ тохиолдолд 4-р дүүргэгчийн зөгийн сархинагаас ялгарч буй хийн орчин нь гадны орчинд дүүргэгч 4 зөгийн үүрэнд түгжигдэхгүй байх хурдтай явагддаг. 2 S 2 цоорхойн нүх 6 ба 1 μ.GIF; 3 · S 3 - доод баазад 3 нь нийт үр дүнтэй талбайн μ.GIF-ээс их буюу тэнцүү байна; 5-ын хүч бүхий 5-ийн нийлмэл эсэд 1 S 1 (мк.GIF; 2 S 2 ≥.GIF; μ.GIF; 1 S 1, μ.GIF; 3 S 3 ≥.GIF; μ.GIF; 1 S 1).

LV толгойн нэгжийн нэг хэсэг болох сансрын хөлгийн нислэгийн үед хамгийн их даралтын уналт Δ.GIF хийгдэнэ; P (зураг 4), 2, 3-р хавтангийн томъёог (1), (2) ба (3) дагуу гүйцэтгэнэ. Энэ тохиолдолд дүүргэгч 4-ийн зөгийн сархинагаас үүссэн хийн орчин нь толгойн хавтгай дор хаалттай эзэлхүүн рүү урсдаг бөгөөд үүнийг хөөргөх машины нислэгийн зам дагуух гаднахтай харьцуулахад зөвшөөрөгдсөн даралтын уналт нь тасалгааны ус зайлуулах системийг ашиглан мэдэгдэж байгаа техникийн шийдлийн дагуу тодорхойлогддог.

Хиймэл дагуулын бие даасан нислэгийн үед атмосферийн (статик орчны агаар мандал) ойролцоо байрладаг хөндий самбар дотор дотоод даралтыг Р ВН тогтоодог. Ялгаа Δ.GIF; Энэ тохиолдолд агрегат 4-ийн зөгийн сархинагаас үүсэх P даралт, түүнчлэн агрегат 4-ийн зөгийн үүрэнд байрлах Рвн-ийн дотоод даралт ба гаднах орчин Pnar, дээд бааз 2, доод ба 3-р хэсэгт байрладаг.

Тиймээс самбарын элементүүд дээр ажиллаж буй даралтын уналт, түүн дээр суурилуулсан сансрын хөлгийн цахилгаан хангамжийн системийн мэдрэмтгий элементүүд буурдаг. Ингэснээр SB сансрын хөлгийн бүтцийн бат бэх нь сансрын хөлгийн массыг нэмэгдүүлэхгүйгээр нэмэгддэг бөгөөд энэ нь өгөгдсөн даалгаврыг биелүүлэхэд хүргэдэг.

Үүнээс гадна хавтангийн элементүүдэд нөлөөлж буй даралтын бууралт буурч байгаатай холбогдуулан SB KA самбарыг үйлдвэрлэх, суурилуулах технологийг хялбарчилж, үйл ажиллагааны найдвартай байдал нэмэгдсэн.

Протон хөөргөсөн тээврийн хэрэгслээр хөөргөсөн Ямал сансрын хөлөгт зориулан бүтээсэн углуургын самбар дээр хийсэн тооцоо нь даралт drops.GIF; Прототиптэй харьцуулахад самбарын суурь дээр ажилладаг P нь хэмжээ дарааллаар буурч, бараг тэг рүү ойртдог.

Одоогийн байдлаар техникийн шийдлийг туршилтаар туршиж үзсэн бөгөөд тухайн компанийн боловсруулж буй сансрын хөлөг дээр хэрэгжүүлж байна.

Техникийн шийдлийг янз бүрийн төрлийн сансрын хөлөгт ашиглаж болно: ойролцоо газар, гариг \u200b\u200bхоорондын, автомат, удирддаг болон бусад сансрын хөлгүүд.

Техникийн шийдлийг нисэх онгоцонд ашиглаж болно, жишээлбэл, SB самбарыг нисэх онгоцны далавчны элемент болгон ашиглаж болно. Энэ тохиолдолд самбарын элементүүд дэх ус зайлуулах нүхний үр дүнтэй талбайг нисэх онгоцны нислэгийн зам дагуу далавчны элементүүд дээр ажилладаг хамгийн их даралтын уналтыг харгалзан тогтооно.

Уран зохиол

1. Нисэх. Нэвтэрхий толь бичиг. М .: ЦАГИ, 1994, 529 хуудас.

2. Энэ зууны төгсгөлд (1996-2001). Эдний. акад. Ю.П.Семенова. М .: С.П.Королевын нэрэмжит RSC Energia, 2001, 834-р тал.

3. Патент RU 2145563 C1.

Нэхэмжлэл

1. Зөгийн үүр хэлбэрээр дүүргэгчийг герметик байдлаар суурилуулсан ба суурийн дагуу перпендикуляр байрлуулсан, хуванцар хоолойн зөгийн сархинагаас бүрдсэн хажуугийн гадаргуу дээр хийсний дагуу байрладаг, сансрын хөлгийн нарны зайны зөөгч самбар. Зөгийн үүрний дотоод эзэлхүүнийг хооронд нь холбож, ус зайлуулах цоорхойг дор хаяж нэг хүрээний элементээр хийж, зөгийн үүрний дотоод эзэлхүүнийг гадаад орчинтой холбодог бол зөгийн сархин дахь ус зайлуулах нүхний нийт үр дүнтэй талбай, хүч хуваалт, хүрээ зэргийг харьцаанаас тодорхойлно.

S 2 - хүрээ дэх ус зайлуулах нүхний нийт талбай, см 2;

μ.GIF; 2 - хүрээ дэх ус зайлуулах нүхний хэрэглээний коэффициент;

a, b - самбар дээрх суурийн дагуу байрлах траекторийн дагуу байрлах хамгийн их даралтын уналтад хүрээ дэх ус зайлуулах цоорхойн үр дүнтэй талбайн хамаарлын муруйг ойролцоогоор харуулсан коэффициент.

2. Сансрын хөлөг онгоцны нарны батерейны зөөгч самбар нь дээд ба доод суурийг агуулсан хүрээ бөгөөд тэдгээрийн хооронд зөгийн сархинаг хэлбэртэй дүүргэгчийг герметик байдлаар суурилуулсан ба цахилгаан хуваалтууд нь суурийн дагуу перпендикуляр байрладаг бөгөөд ус зайлуулах нүхийг дүүргэгч болон цахилгаан хуваалтуудын хажуугийн гадаргуу дээр хийдэг. зөгийн сархинагийн дотоод эзэлхүүнийг бие биетэйгээ хамт байрлуулах ба хавтангийн доод ба доод хэсэгт ус зайлуулах нүхийг түүний гадаргуугийн гадаргуу дээр жигд байрлуулж, зөгийн сархинагийн дотоод эзэлхүүнийг гадаад орчинтой холбодог бол зөгийн сархинагийн ус зайлуулах нүхний нийт үр дүнтэй талбай, хүч хуваалт, хавтангийн доод суурийг харьцаагаар тодорхойлно.

μ.GIF; 1 · S 1 / V \u003d \u200b\u200ba · ΔGIF; P -b,

энд S 1 - зөгийн сархинаг болон цахилгаан хуваалтын хажуугийн гадаргуу дахь ус зайлуулах нүхний нийт талбай, см 2;

S 3 - самбарын доод суурийн ус зайлуулах нүхний нийт талбай, см 2;

V нь эс дэх хийн орчин дахь нийт эзэлхүүн, м 3;

μ.GIF; 1 - зөгийн сархинаг болон цахилгаан хуваалтын хажуугийн гадаргуу дахь ус зайлуулах нүхний урсгалын хурдны коэффициент;

μ.GIF; 3 - самбарын доод суурийн ус зайлуулах нүхийг гадагшлуулах коэффициент;

Δ.GIF; Р - самбарын суурь дээр ажиллаж байгаа хөөргөх тээврийн хэрэгслийн нислэгийн зам дагуу байрлах хийн орчин дахь хамгийн их даралтын уналт, кгс / см 2;

a, b - самбарын доод хэсэгт байрлах цоргоны нүхний үр дүнтэй талбайн хамаарлын муруйг самбарын суурь дээр ажилладаг траекторийн дагуу байрлах хамгийн их даралтын уналтын түвшингээс хамаарах коэффициент.

3. Зөгийн үүр хэлбэртэй дүүргэгчийг герметик байдлаар байрлуулсан ба суурийн перпендикуляр байрладаг цахилгаан хэсгүүдийг агуулсан, сансрын хөлөг онгоцны нарны батерейны зөөгч самбарыг дүүргэгч ба цахилгаан хуваалтуудын хажуугийн гадаргуу дээр хийж гүйцэтгэнэ. Зөгийн сархинагийн дотоод эзэлхүүнийг бие биетэйгээ холбож, хүрээний доод тал нь нэг элемент, самбарын доод хэсэгт ус зайлуулах цоорхойг түүний гадаргуугийн гадаргуу дээр жигд байрлуулж, зөгийн үүрний дотоод эзэлхүүнийг гадаад орчинтой холбож, зөгийн сархин дахь ус зайлуулах нүхний нийт үр дүнтэй талбай, даацын хуваалт, хүрээ ба доод суурийг харьцаагаар тодорхойлно

μ.GIF; 1 · S 1 / V \u003d \u200b\u200ba · ΔGIF; P -b,

μ.GIF; 2 · S 2 /V≥.GIF; μ.GIF; 1 S 1 / V,

μ.GIF; 3 · S 3 /V≥.GIF; μ.GIF; 1 S 1 / V,

S 2, S 3 - хүрээ, доод хэсгийн ус зайлуулах нүхний нийт талбай, см 2;

V нь эс дэх хийн орчин дахь нийт эзэлхүүн, м 3;

μ.GIF; 2, μ.GIF; 3 - хавтангийн хүрээ ба ёроолын суурь дахь ус зайлуулах нүхний урсгалын коэффициентүүд;

a, b - самбар дахь суурийн дагуу ажилладаг траекторийн дагуу хамгийн их даралтын уналтын хүрээ ба самбарын доод суурийн ус зайлуулах цоорхойн үр дүнтэй талбайн хамаарлын муруйг ойролцоо харуулна.

ISS дээр нарны зай

Нарны батерей нь дулааны тээвэрлэгч материалыг халаадаг нарны коллекторуудаас ялгаатай нь нарны энергийг шууд цахилгаан гүйдэл болгон хувиргадаг хагас дамжуулагч төхөөрөмжүүд юм.

Нарны цацрагийг дулааны болон цахилгаан энерги болгон хувиргах боломжийг олгодог төрөл бүрийн төхөөрөмжүүд нь нарны эрчим хүчний судалгааны объект юм (Helios Greek Ήλιος, Helios -). Фотоэлектрик эсүүд болон нарны коллекторын үйлдвэрлэл янз бүрийн чиглэлд хөгжиж байна. Нарны хавтан нь янз бүрийн хэмжээтэй, микрокулятор дээр суурилуулсан, дээврийн машин, байшин барилга хүртэл байдаг.

Түүх

Нарны эсийн анхны прототипийг Армян гаралтай Италийн фотохимист Жиакомо Луижи Чамичан бүтээжээ.

1954 оны 4-р сарын 25-ны өдөр Bell Laboratories компани цахилгаан гүйдэл үүсгэх анхны цахиурын нарны эсийг бий болголоо. Энэхүү нээлтийг компанийн гурван ажилтан - Калвин Саутер Фуллер, Дэрил Чапин, Жералд Пирсон нар хийжээ. Одоогоос 4 жилийн дараа 1958 оны 3-р сарын 17-нд АНУ-д нарны зайн хавтан бүхий анхны Vanguard 1-ийг худалдаанд гаргасан бөгөөд хэдхэн сарын дараа 1958 оны 5-р сарын 15-нд Sputnik 3 нь ЗХУ-д бас нарны хавтанг ашиглаж байжээ.

Сансарт ашиглах

Нарны хавтангууд нь цахилгаан энергийг олж авах гол арга замуудын нэг юм: тэд ямар ч материалыг ашиглахгүйгээр удаан хугацаанд ажилладаг, мөн цөмөөс ялгаатай нь байгаль орчинд ээлтэй байдаг.

Гэсэн хэдий ч нарнаас маш том зайд (тойрог замаас цааш) нисэх үед нарны энергийн урсгал нь Нараас хол байгаа квадраттай урвуу хамааралтай тул тэдгээрийн ашиглалт асуудалтай болно. Нислэгийн үеэр болон эсрэгээр нарны батерейны хүч ихээхэн нэмэгддэг (Сугар гаригийн бүсэд 2 дахин, Меркури мужид 6 дахин их).

Фото зураг ба модулийн үр ашиг

Агаар мандалд орох нарны цацрагийн урсгалын хүч нь (AM0) нэг квадрат метрт 1366 ватт байдаг (AM1, AM1.5, AM1.5G, AM1.5D-г үзнэ үү). Үүний зэрэгцээ маш үүлэрхэг цаг агаарт Европт нарны цацрагийн тодорхой хүч нь 100 Вт / м²-ээс бага байж болно. Нийтлэг үйлдвэрлэсэн нарны хавтангуудын тусламжтайгаар энэхүү энергийг 9-24% -ийн хэмнэлттэйгээр цахилгаан болгон хувиргах боломжтой юм. Энэ тохиолдолд батерейны үнэ нэрлэсэн цахилгаан тутамд 1-3 ватт венийн үнэ болно. Гэрэл зургийг ашиглан цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэдэг бол кВт.ц тутамд үнэ нь 0.25 доллар болно гэж Европын гэрэл зургийн холбооны (EPIA) мэдээлснээр 2020 он гэхэд нарны системээс гаргаж авсан цахилгаан эрчим хүчний үнэ нэг кВт цаг тутамд 0.10 евро хүртэл буурна. h үйлдвэрлэлийн зориулалттай барилга байгууламжид, кВт.ц тутамд 0,15 евро ба орон сууцны барилга угсралтын ажилд.

2009 онд Spectrolab (Boeing-ийн охин компани) нь 41.6% -ийн үр ашигтай нарны зайг харуулсан. 2011 оны 1-р сард энэ компанийн нарны эсүүд 39% -ийн үр ашигтайгаар зах зээлд гарах төлөвтэй байв. 2011 онд Калифорнийн компани Solar Junction нь 5.5 x 5.5 мм фотокелийн 43.5% -ийн үр ашгийг олж авсан нь өмнөх бичлэгээс 1.2% -иар өндөр байна.

2012 онд Morgan Solar нь баяжуулагчийг фотокелл суурилуулсан самбартай хослуулан полиметил метакрилат (плексигласс), германий ба галлий арсенидээс Sun Simba системийг бүтээжээ. Хөдөлгөөнгүй байрлалтай самбарын системийн үр ашиг нь 26-30% (улирал, нар байрлах өнцөгөөс хамаарч) бол талст цахиур дээр суурилсан фотокеллүүдийн практик үр дүнгээс хоёр дахин их байв.

2013 онд Sharp нь 4,4 мм хэмжээтэй гурван давхаргын фотокелийг индиум-галлий-арсенидын суурь дээр 44.4% -ийн үр ашигтайгаар бүтээсэн бөгөөд Фраунхофер Нарны эрчим хүчний системүүдийн хүрээлэнгийн мэргэжилтнүүд, Soitec, CEA-Leti, Helmholtz Center Berlin-ийн хэсэг хүмүүс фотокелл бүтээжээ. Fresnel линзийг 44.7% -ийн үр ашигтайгаар ашиглаж өөрийн амжилтыг 43.6% -иас давсан байна. 2014 онд Фраунхофер Нарны эрчим хүчний системүүдийн институт нарны хавтанг бүтээсэн бөгөөд үүгээр гэрэл нь маш жижиг гэрэл зураг дээр анхаарлаа төвлөрүүлсний ачаар үр ашиг нь 46% байжээ.

2014 онд Испанийн эрдэмтэд нарнаас цацраг туяаны цацрагийг цахилгаан болгон хувиргах чадвартай цахиурын фотоэлектрик эсийг бүтээжээ.

Жижиг антенд (200-300 нм-ийн дарааллаар) гэрлээр (жишээлбэл, 500 THz давтамжийн цахилгаан соронзон цацраг) шууд өдөөгддөг гүйдлийг шууд залруулах чиглэлээр ажилладаг нано-энтенн дээр суурилсан фотокеллүүдийг үүсгэх нь ирээдүйтэй чиглэл юм. Nanoantennas нь үйлдвэрлэхэд үнэтэй түүхий эд шаарддаггүй бөгөөд үр ашиг нь 85% хүртэл байдаг.

Зураг, модулийн үр ашгийн хамгийн их утга,
лабораторийн нөхцөлд хүрсэн

Нэг төрөл	Фотоэлектрик хувиргах коэффициент,%
Цахиур
Si (талст)	24,7
Si (поликристин)	20,3
Si (нимгэн хальсан дамжуулалт)	16,6
Si (нимгэн хальсан дэд модуль)	10,4
III-V
GaAs (талст)	25,1
GaAs (нимгэн кино)	24,5
GaAs (поликристин)	18,2
InP (талст)	21,9
Халькогенидийн нимгэн хальс
CIGS (фото зураг)	19,9
CIGS (дэд модуль)	16,6
CdTe (фото зураг)	16,5
Аморф / нанокристал цахиур
Si (аморф)	9,5
Si (нанокристал)	10,1
Фотохимийн
Органик будаг дээр үндэслэсэн	10,4
Органик будаг дээр суурилсан (дэд модул)	7,9
Органик
Органик полимер	5,15
Олон давхаргат
GaInP / GaAs / Ge	32,0
GaInP / GaAs	30,3
GaAs / CIS (Нимгэн кино)	25,8
a-Si / mc-Si (нимгэн дэд модуль)	11,7

Фото зургийн үр ашигт нөлөөлөх хүчин зүйлүүд

Нарны эсийн бүтцийн онцлог нь температур нэмэгдэхийн хэрээр самбарын гүйцэтгэл буурахад хүргэдэг.

Фотоэлектрик самбарын гүйцэтгэлээс харахад хамгийн их үр ашгийг хүртэхийн тулд ачааллын эсэргүүцлийг зөв сонгох шаардлагатай байгааг харж болно. Үүнийг хийхийн тулд фотоэлектрик хавтангууд нь ачаалал руу шууд холбогдоогүй боловч самбаруудын оновчтой ажиллагааг хангахын тулд фотоэлектрик системийн хянагч ашиглана уу.

Үйлдвэрлэлийн

Ихэнхдээ ганц фотошоп нь хангалттай хүч үүсгэдэггүй. Тиймээс тодорхой тооны фотоэлектрик эсүүд фотовольтай нарны модульд холбогдсон бөгөөд шилэн ялтсуудын хооронд арматур суурилуулсан байдаг. Энэхүү бариулыг бүрэн автоматжуулах боломжтой.

Эдгээр нь нарны энергийг шууд цахилгаан гүйдэл болгон хувиргадаг хагас дамжуулагч төхөөрөмжүүд юм. Энгийнээр хэлэхэд эдгээр нь бидний "нарны хавтан" гэж нэрлэдэг гол элемент юм.

Ийм батерейны тусламжтайгаар хиймэл хиймэл дагуул нь сансрын тойрог замд ажилладаг. Ийм батерейг Краснодарда - Санчирын үйлдвэрт хийдэг.

Краснодар дахь аж ахуйн нэгж нь Холбооны сансрын агентлагийн нэг хэсэг боловч Санчир гариг \u200b\u200bнь 90-ээд оны үед энэ үйлдвэрлэлийг яг үнэндээ хадгалсан Очаково компанид эзэмшдэг.

Очаковогийн эзэд хяналтын хувьцааг худалдаж аван бараг л америкчуудад очжээ. Очаково энд маш их хөрөнгө оруулалт хийж, орчин үеийн тоног төхөөрөмж худалдан авч, мэргэжилтнүүдийг авч үлдэж чадсан бөгөөд одоо Санчир бол сансрын салбарын хэрэгцээнд зориулагдсан нарны болон хадгалах батерей үйлдвэрлэх Оросын зах зээлд тэргүүлэгчдийн нэг юм. Санчир гаригийн олж байгаа бүх ашиг нь Краснодарда үлдэж, үйлдвэрлэлийн баазыг хөгжүүлэхэд зарцуулагдана.

Тиймээс, бүгд эндээс эхэлдэг - гэж нэрлэгддэг сайт дээрээс. хийн фазын эпитакси. Энэ өрөөнд хийн реактор байдаг бөгөөд гурван цагийн турш германий субстрат дээр талст давхарга ургадаг бөгөөд энэ нь ирээдүйн фотокелийн үндэс болно. Ийм суурилуулалтын өртөг нь гурван сая евро орчим байдаг.

Үүний дараа субстрат холын зайтай хэвээр байна: цахилгаан контактыг фотокелийн хоёр тал дээр байрлуулна (мөн ажлын тал дээр контакт нь "самны загвартай" байх болно, хэмжээсийг нарны гэрлийн хамгийн их дамжуулалтыг хангахын тулд сайтар тооцоолсон болно), субстрат дээр антифрилляцын бүрхүүл гарч ирнэ гэх мэт. .д. - фотокелл нь нарны батерейны үндэс болохоос өмнө янз бүрийн суурилуулалтад нийтдээ хорь гаруй технологийн ажиллагаа.

Жишээлбэл, фотолитографийн тохиргоо. Энд цахилгаан контактуудын "хэв шинж" -ийг фотошопууд дээр үүсгэдэг. Машин нь өгөгдсөн програмын дагуу бүх ажиллагааг автоматаар гүйцэтгэдэг. Энд гэрэл зургийн мэдрэмтгий давхаргад ямар ч хор хөнөөл учруулахгүй зохих гэрэл байгаа - аналог гэрэл зургийн эрин үед бид "улаан" чийдэнг ашиглаж байсан.

Оролтын нэгжийн вакуумд цахилгаан контакт ба диэлектрикийг электрон цацраг ашиглан, антирефлексийн бүрээсийг ашиглана (тэдгээр нь фотокелийн үүсгэсэн гүйдлийг 30% -иар нэмэгдүүлдэг).

За, фото зураг бэлэн болсон тул та нарны зайг угсарч эхлэх боломжтой. Дугуйг фотокелийн гадаргуу дээр гагнаж, дараа нь хоорондоо холбохын тулд хамгаалалтын шилийг наалддаг бөгөөд үүнгүйгээр орон зайд, цацрагийн нөлөөн дор фотокелл нь ачааллыг тэсвэрлэхгүй байж болно. Хэдийгээр шил нь ердөө 0.12 мм зузаантай ч ийм фотокеллтэй батерей нь тойрог замд удаан хугацаагаар ажилладаг (өндөр тойрог замд 15-аас дээш жил).

Гэрэл зургийг бие биетэйгээ цахилгаан холболтыг зөвхөн мөнгөний контактуудаар хийдэг (тэдгээрийг автобус гэж нэрлэдэг) ердөө 0.02 мм зузаантай.

Нарны зайгаар үүсгэгдсэн сүлжээнд шаардлагатай хүчдэлийг авахын тулд нарны эсүүд цувралаар холбогддог. Цувралаар холбогдсон фотоэлектрик эсүүдийн хэсэг ингэж харагддаг (фотоэлектрик хөрвүүлэгчид - энэ нь зөв юм).

Эцэст нь нарны хавтанг угсарч байна. Зайны зөвхөн хэсгийг л харуулав - форматын самбар. Хиймэл дагуул дээр найман хүртэл ийм самбар байж болно, хэр их хүч шаардагдахаас хамаарна. Орчин үеийн холбооны хиймэл дагуулууд дээр 10 кВт хүрдэг. Ийм самбарыг хиймэл дагуул дээр суурилуулах бөгөөд сансарт тэд далавч шиг дэлгэгдэх бөгөөд тэдний тусламжтайгаар бид хиймэл дагуулын телевиз үзэх, хиймэл дагуулын интернет ашиглах, навигацийн систем ашиглах (Глонас хиймэл дагуулууд Краснодар нарны зай ашигладаг).

Сансрын хөлгийг нарны гэрлээр гэрэлтүүлэх үед нарны зайгаар үүссэн цахилгаан нь сансрын хөлөг онгоцны системийг идэвхжүүлж, илүүдэл энерги нь батарейнд хадгалагддаг.

Сансрын хөлөг дэлхийн сүүдэрт байх үед сансрын хөлөг нь батерейд хадгалагдсан цахилгаан энергийг ашигладаг. Никель-устөрөгчийн батерей, эрчим хүчний өндөр хүчин чадал (60 Вт / ц), бараг шавхагдашгүй нөөцийг сансрын хөлөгт өргөн ашигладаг. Ийм батерей үйлдвэрлэх нь Санчир гаригийн үйлдвэрийн ажлын бас нэг хэсэг юм.

Энэ зураг дээр никель-устөрөгч хадгалах батерейг угсрах ажлыг II-р зэргийн "Эх орны гавьяаны одон" -ны эзэн, Анатолий Дмитриевич Панин гүйцэтгэж байна.

Никель-устөрөгчийн батерейг угсрах сайт. Зайны дүүргэлтийг орон сууцанд байрлуулахаар бэлтгэсэн. Дүүргэлт нь цаасан дээр тусгаарлагдсан эерэг ба сөрөг электродуудаас бүрдэнэ - тэдгээрийн дотор энерги өөрчлөгдөж, хуримтлагддаг.

Вакуумд электрон цацрагийг гагнах зориулалттай суурилуулалт, түүний тусламжтайгаар батерейны хайрцгийг нимгэн металлаар хийсэн.

Аккумляторын нүхнүүд ба хэсгүүдийг өндөр даралтаар туршиж үзэх ажлын хэсэг.

Батерейд энерги хуримтлагдах нь устөрөгч үүсэх, мөн доторхи даралт нэмэгдэх тул гоожсон туршилт нь батерей үйлдвэрлэх үйл явцын салшгүй хэсэг юм.

Никель устөрөгчийн зай нь сансарт ажилладаг бүх төхөөрөмжийн маш чухал хэсэг юм. Бие нь 60 кг · с / см2 даралтанд зориулагдсан бөгөөд туршилтын явцад 148 кг · с / см2 даралттай болсон байв.

Зэвэрсэн батерейг электролит, устөрөгчөөр цэнэглээд дараа нь ашиглахад бэлэн болно.

Никель-устөрөгч хадгалах батерей нь тусгай металл хайлшаар хийгдсэн бөгөөд механик, хүчтэй, хөнгөн дулаан дамжуулалттай байх ёстой. Батерейг эсүүдэд суулгасан бөгөөд бие биедээ хүрдэггүй.

Тэдгээрээс угсарсан батерей, батерейг манай үйлдвэрлэлийн байгууламжид цахилгаан туршилт хийдэг. Энэ нь орон зайд ямар ч зүйлийг засах, солих боломжгүй болсон тул бүх бүтээгдэхүүнийг энд сайтар туршиж үздэг.

Бүх сансрын технологи нь сансрын хөлгийг тойрог замд хөөргөх явцад ачааллыг дуурайлган хийдэг чичиргээний бэхэлгээг ашиглан механик стрессийн туршилтанд хамрагддаг.

Санчир гаригийн ургамал бүхэлдээ хамгийн тааламжтай сэтгэгдэл төрүүлэв. Үйлдвэрлэл нь сайн зохион байгуулалттай, ажлын байрууд нь цэвэр, гэрэлтэй, хүмүүс чадвартай, ийм мэргэжилтнүүдтэй харилцах нь таатай байдаг бөгөөд ядаж тодорхой хэмжээгээр манай орон зайг сонирхдог хүний \u200b\u200bхувьд маш сонирхолтой байдаг.

Нарны эрчим хүчний практик эрин нь жаран жилийн өмнөөс эхэлсэн. 1954 онд Америкийн гурван эрдэмтэн анх цахиурт суурилсан нарны эсийг дэлхийд танилцуулжээ. Үнэгүй цахилгаан эрчим хүчийг олж авах хэтийн төлөв маш хурдан биелсэн бөгөөд дэлхийн тэргүүлэх шинжлэх ухааны төвүүд нарны цахилгаан станц байгуулах ажлыг эхлүүлжээ. Нарны хавтангуудын анхны "хэрэглэгч" нь сансрын салбар байв. Хиймэл дагуул дээрх самбар дээрх батерей нөөцөө хурдан шавхаж байсан тул бусад газрууд шиг сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэр хэрэгтэй байсан.

Дөрвөн жилийн дараа сансрын нарны хавтангууд тодорхойгүй ажлын ээлжээр ажиллав. 1958 оны 3-р сард АНУ нарны хүчээр хиймэл дагуул хөөргөжээ. Хоёр сар хүрэхгүй хугацааны дараа 1958 оны 5-р сарын 15-нд Зөвлөлт Холбоот Улс Спутник 3-ийг нарны хавтангаар дэлхийг тойрон эллипс тойрог замд хийв.

Сансар дахь анхны дотоодын нарны цахилгаан станц

Цахиурын нарны хавтанг Sputnik 3-ийн доод ба нум дээр суулгасан. Энэхүү зохицуулалт нь нарны тойрог замд хиймэл дагуулын байрлалаас үл хамааран нэмэлт цахилгаан эрчим хүчийг бараг тасралтгүй тасралтгүй авах боломжтой болсон.

Гурав дахь хиймэл хиймэл дагуул. Нарны зай нь тодорхой харагдаж байна

Усан онгоцны батерейнууд 20 хоногийн дотор ажиллахаа больсон бөгөөд 1958 оны 6-р сарын 3-нд хиймэл дагуул дээр суурилуулсан ихэнх хэрэгслүүд цэнэггүй болжээ. Гэсэн хэдий ч нарны цацрагийг судлах төхөөрөмж, хүлээн авсан мэдээллийг дэлхий рүү илгээдэг радио дамжуулагч, радио дохио зэргийг үргэлжлүүлэн ажиллуулжээ. Самбар дээрх батерей дууссаны дараа эдгээр төхөөрөмжүүд нарны хавтангаас бүрэн шилжсэн. Радио туяа нь 1960 онд хиймэл дагуул дэлхийн агаар мандалд шатах хүртэл бараг ажилласан.

Дотоодын сансрын гэрэл зургийн хөгжил

Загвар зохион бүтээгчид хамгийн анх хөөргөсөн тээврийн хэрэгслийн дизайны үе шатанд хүртэл сансрын хөлөгүүдийн цахилгаан хангамжийн талаар бодож байсан. Үнэн хэрэгтээ батерейг орон зайд сольж болохгүй бөгөөд энэ нь сансрын хөлөг онгоцны ашиглалтын хугацааг зөвхөн усан онгоцны батерейны хүчин чадлаар тодорхойлдог гэсэн үг юм. Эхний болон хоёрдахь хиймэл хиймэл дагуул нь зөвхөн онгоцон дээрх батерейгаар тоноглогдсон байсан бөгөөд хэдэн долоо хоногийн дараа ашиглалтад оржээ. Гурав дахь хиймэл дагуулаас эхлэн бүх дараагийн сансрын хөлөг нарны хавтангаар тоноглогдсон байв.

Сансрын нарны цахилгаан станцын гол хөгжүүлэгч, үйлдвэрлэгч нь Квант эрдэм шинжилгээ, үйлдвэрлэлийн газар байв. "Квант" нарны хавтангууд нь бараг бүх дотоодын сансрын хөлгүүдэд суурилагдсан байдаг. Эхэндээ эдгээр нь цахиурын нарны эсүүд байв. Тэдний хүч нь хэмжээ, жингийн хувьд хязгаарлагдмал байв. Гэхдээ дараа нь Квантын эрдэмтэд цоо шинэ хагас дамжуулагч - gallium arsenide (GaAs) дээр суурилсан дэлхийн анхны нарны эсүүдийг боловсруулж, үйлдвэрлэжээ.

Нэмж дурдахад дэлхий даяар ижил төстэй байдаггүй целлюлозын цоо шинэ хавтангуудыг үйлдвэрлэлд нэвтрүүлэв. Торон эсвэл утсан бүтэцтэй субстрат дээрх өндөр хүчин чадалтай гелийн хавтангууд энэ шинэлэг зүйл болжээ.

Гелий хавтангууд ба торон бэхэлгээтэй

Хоёр талт мэдрэмтгий цахиурын гелий хавтанг бага тойрог зам бүхий сансрын хөлөг дээр суурилуулахад зориулан боловсруулсан болно. Жишээлбэл, Олон улсын сансрын станцын (Звезда сансрын хөлөг) Оросын сегментийн хувьд хоёр талын мэдрэмжтэй цахиурын хавтанг хийсэн бөгөөд нэг самбарын талбай 72 м.кв байна.

"Звезда" сансрын хөлгийн нарны зай

Нарны уян хатан эсүүдийг мөн аморфийн цахиурын үндсэн дээр боловсруулж, маш сайн таталцлын шинж чанар бүхий үйлдвэрлэлд нэвтрүүлсэн: ердөө 400 г / м2 жинтэй эдгээр батерей нь 220 Вт / кг цахилгаан үүсгэдэг.

Аморф силикон дээр суурилсан уян хатан гелий батерей

Нарны эсийн үр ашгийг дээшлүүлэхийн тулд их хэмжээний газар дээр суурилсан судалгаа, туршилтыг явуулсан бөгөөд энэ нь Гелийн хавтан дээрх Том сансрын сөрөг нөлөөллийг илрүүлжээ. Энэ нь 15 жил хүртэлх хугацаанд ашиглалтын хугацаатай, янз бүрийн хэлбэрийн сансрын хөлөгт нарны батерей үйлдвэрлэхэд шилжих боломжтой болсон.

"Сугар" номлолын сансрын хөлөг

1965 оны 11-р сард дөрвөн өдрийн завсарлагатайгаар Венера-2, Венера-3 гэсэн хоёр сансрын хөлөг манай хамгийн ойрын хөрш болох Сугар руу хөөрөв. Эдгээр нь яг ижил төстэй хоёр сансрын нисгэгч байсан бөгөөд гол ажил нь Сугар гариг \u200b\u200bдээр газардсан байв. Энэ хоёр сансрын хөлөг нь галийн арсенидийн нарны хавтангаар тоноглогдсон байсан бөгөөд эдгээр нь өмнө нь дэлхийн ойролцоох тээврийн хэрэгслүүдэд сайн батлагдсан байв. Нислэгийн үеэр хоёр зонд бүхий бүх төхөөрөмж жигд ажилласан. Венера-2 станцтай, 63 нь Венера-3 станцтай 26 харилцаа холбоог явуулсан тул энэ төрлийн нарны батерейны хамгийн найдвартай байдал батлагдсан.

Хяналтын төхөөрөмжүүдийн эвдрэлээс болж Венера-2-той холбоо тасарсан боловч Венера-3 станц үргэлжлүүлэн ажиллав. 1965 оны 12-р сарын сүүлээр Дэлхийгээс тушаалын дагуу зам мөрийг засч, 1966 оны 3-р сарын 1-нд станц Сугар гарав.

Эдгээр хоёр станцын нислэгийн үр дүнд олж авсан өгөгдлүүдийг шинэ номлолыг бэлтгэхдээ харгалзан үзсэн бөгөөд 1967 оны 6-р сард Сугар гаригт шинэ Венера-4 автомат станцыг ажиллуулж эхэлжээ. Энэ нь өмнөх хоёр хүнийхтэй адил нийт талбай 2.4 м² галийн арсенидийн нарны хавтангаар тоноглогдсон байв. Эдгээр батерей нь бараг бүх төхөөрөмжийн ажиллагааг дэмжиж ажилласан.

"Венера-4" станц. Доошоо буух машин

1967 оны 10-р сарын 18-нд, буух капсулыг салгаж, Сугар гаригийн агаар мандалд нэвтрэн орсны дараа станц тойрог замд үргэлжлүүлэн ажиллаж, буух капсулын радио дамжуулагчнаас дэлхий рүү цацсан дохио дамжуулагчийн үүргийг гүйцэтгэж байв.

"Сар" номлолын сансрын хөлөг

Галлий арсенид дээр суурилсан нарны зай нь "Луноход-1" ба "Луноход-2" байв. Хоёр төхөөрөмжийн нарны хавтангууд нь нугастай таг дээр суурилагдсан бөгөөд ашиглалтын туршид найдвартай үйлчилсэн. Түүгээр ч барахгүй програм, нөөцийг нь нэг сарын турш ажиллуулахаар төлөвлөсөн Луноход-1 дээр батерей нь гурван сарын хугацаанд ажилласан нь төлөвлөсөн хугацаанаас 3 дахин их байжээ.

Луноход-2 сарны гадаргуу дээр ердөө 4 сар гаруй хугацаанд 37 км замыг туулав. Хэрэв тоног төхөөрөмжийг хэт халаагүй бол энэ нь ажиллах боломжтой хэвээр байв. Төхөөрөмж нь сул хөрстэй шинэхэн тогоо руу унав. Би удаан хугацаагаар гулсаж байсан ч эцэст нь урвуу араагаар гарч чадсан. Түүнийг нүхнээс гарахад бага хэмжээний хөрс нь нарны хавтангаар бүрхэгдсэн байв. Өгөгдсөн дулааны горимыг хадгалахын тулд нээгдсэн нарны хавтанг тоног төхөөрөмжийн тасалгааны дээд бүрхүүлд нэг шөнө буулгасан. Кратыг орхисны дараа таг нь хаагдахад тэндээс гарсан хөрс нь төхөөрөмжийн дулаалгын хэсэг дээр унаж, нэг төрлийн дулаан тусгаарлагч болжээ. Үдээс хойш температур нь зуун хэмээс дээш гарч, тоног төхөөрөмж нь тэсвэрлэж, эмх цэгцгүй болжээ.

Хамгийн сүүлийн үеийн нанотехнологийг ашиглан шинэ хагас дамжуулагч материалыг ашиглан хийсэн орчин үеийн нарны хавтангууд жингээ мэдэгдэхүйц бууруулж 35% хүртэл үр ашгийг хүртлээ. Эдгээр гелийн шинэ хавтан нь дэлхийн тойрог зам, гүнзгий орон зайд хоёуланд нь илгээсэн бүх тээврийн хэрэгсэлд найдвартай үйлчилдэг.

Одоогийн байдлаар АЦС Квант нь сансрын фото цахилгаан үүсгүүр ба түүний элементийн баазыг хөгжүүлэх үндсэн гурван чиглэлээр ажиллаж байна.

Монокристал цахиур дээр суурилсан нарны эсийг бий болгох

АЦЦ Kvant-д бүтээгдсэн силикон нарны эсүүд дэлхийн түвшинд нийцэж байгаа нь Энэтхэг, Франц, Голланд, Чех, Израиль, Хятад зэрэг улс орнуудын ашиг сонирхолд нийцүүлэн үйлдвэрлэх гадаадын хэд хэдэн захиалгаар баталгаажсан болно. Эдгээр батерей нь:

хамгийн өндөр анхны өвөрмөц эрчим хүчний шинж чанар ~ 200 Вт / м 2;
идэвхтэй байх үеийн хамгийн бага доройтол;
хоёр талт мэдрэмтгий байдал нь бага нисдэг сансрын хөлөг онгоцонд ашиглагддаг бөгөөд дэлхийн albedo (тухайлбал, Заря, Звезда сансрын хөлөгт зориулсан нарны зай, ОУСС-ийн Оросын салбар, SB, сансрын хөлөгт зориулагдсан нарны батерей Хяналт-E ").

Гадаад субстратын нарийн төвөгтэй хагас дамжуулагч материалыг ашиглан олон үе шаттай фотоэлектрик хувиргагч дээр суурилсан нарны эсийг бий болгох.

Гадаадын хагас дамжуулагч субстрат дээр хадгалсан гуравдахь ба дөрөвний АIIIВВ нэгдлүүдийг ашиглан каскадын нарийн төвөгтэй бүтэцтэй нарны эсүүдийн тусламжтайгаар орон зайд хамгийн их үр ашиг, энэ хугацаанд эрчим хүчний нягтрал, идэвхитэй амьдрал, хамгийн бага доройтол зэрэг хамгийн сайн үр дүнд хүрсэн. Ийм нарны эсийн тусламжтайгаар үр ашгийн хүрээ 25-30% -ийг эзэмшсэн. Цаашид ирээдүйтэй сансрын хөлөг бүхэл бүтэн ангиллын хувьд, жишээ нь том геостациональ платформууд, цахилгаан хөдөлгүүрийн системийг ашиглан сансарт тээвэрлэхэд зориулагдсан сансрын хөлгүүд нь орчин үеийн зорилтот ажлуудыг гүйцэтгэх чадвар нь ийм өндөр үр ашигтай нарны батерейг ашиглах боломжийг олгодог. Үүнийг харгалзан үзэхийн зэрэгцээ GaAs-д суурилсан нарны эсийн загвар зохион бүтээх олон жилийн туршлагаас гадна NPP Kvant компани энэ чиглэлээр ажил өрнүүлж байна.

Хамгийн их тодорхой энерги-массын шинж чанар, хамгийн бага өртөг бүхий аморфийн цахиур дээр суурилсан уян хатан нимгэн хальсан нарны эсийг бий болгох.

Энэ бол сансрын гэрэл зургийн чиглэлээр цоо шинэ чиглэл юм. Ийм фотовольтай хөрвүүлэгчдийн хамгийн ирээдүйтэй төрөл бол одоогоор аморф цахиур (a-Si) дээр суурилсан 3 үе шаттай PV эс юм. Анх газрын гадаргуу дээр суурилсан фотоэлектрикээр бүтээгдсэн аморфийн цахиурын нарны эсийг одоо сансарт ашиглахаар авч үзэж байна.

нарны эсийн өндөр энерги, массын шинж чанарыг монокристал цахиурын үндсэн дээр үйлдвэрлэсэн нарны эсээс 4-5 дахин их, анхны үр ашиг нь бага боловч авах боломж;
цацрагийн өндөр эсэргүүцэл;
нарны батерейны нэгж өртөгийг монокристал хувилбартай харьцуулахад хэмжээ ба түүнээс дээш дарааллаар бууруулах боломж.

Уян хатан нимгэн хальсан нарны эсийн чухал давуу тал нь тэдгээрийн бага хэмжээ (тээвэрлэлт), тэдгээрийн дагуу амархан байрлуулж болох өнхрөх хэлбэртэй нарны эсүүдийг бий болгох чадвар юм.

Орос-Америкийн хамтарсан Sovlax LLC (АНУ-ын NPP Kvant компанийн үүсгэн байгуулагч, ECD Ltd., АНУ) хамтран боловсруулсан газрын технологийг сансрын хэрэглээнд зориулж аморф цахиур дээр суурилсан фотоэлектрик хөрвүүлэгч үйлдвэрлэх үндсэн технологи гэж үздэг. Энэхүү технологи нь нимгэн судалтай субстрат дээр a-Si хайлш дээр суурилсан гурван уулзварын фотоэлектрик бүтэцийг бүрдүүлэх боломжийг олгодог.

Сансрын гэрэл зургийн чиглэлээр үйл ажиллагаа явуулдаг "АЦС" -ийн орчин үеийн төслүүд

ISS: Заря, Звезда хоёрын мэдрэмтгий нарны хувиргагчтай Оросын сегмент
"SiSat", "Express-A", "Express-AM", "KazSat" гэх мэт том геостационар платформууд.
Дэлхийг алсын зайн сансрын хөлөг ба цаг уурын "Монитор-Е", "Метеор-3" гэх мэт.

Нарны зайн хавтангийн гол шинж чанарууд АЦС "Квант"

Үндсэн шинж чанарууд	Монокристал	GalnP2-GalnAs-Ge гурван үе шаттай	Аморф
I - V шинжийн оновчтой цэг дээр AM0, 25 ° С-ийн SB-ийн тодорхой хүч, Вт / м 2	200	~350	90-100
I - V шинж чанар хамгийн оновчтой цэг дээр AM0, 60 ° C-ийн SB-ийн тодорхой хүч, Вт / м 2	165-170	~320	80-90
Тодорхой хүндийн хүч (зураг үүсгэх хэсэг, хүрээг оруулаагүй), кг / м 2:
- торон нуруу - зөгийн сархинаг субстрат	1,7-1,85 1,4-1,5	1,9 1,6	0,3
CAC-ийн үйлдлийн урсгалын доройтол,%
- GEO-ийн 10 жил - LEO-ийн 10 жил - Эллипс ба завсрын тойрог замд 10 жил ажилласан	20 20 30	15 15 25	Цацраг доройтол ~7%