Возможность изготовления солнечных батарей из лунной пыли подтвердилась

Будущие лунные базы могут получать энергию от солнечных батарей, изготовленных на месте из расплавленной лунной пыли. Это гораздо практичнее, чем везти их с Земли.

Лаборатория устойчивой к радиации электроники с мягкими полупроводниками под руководством физика Феликса Ланга из Потсдамского университета разработала и протестировала несколько солнечных элементов, в состав которых входит лунная пыль. Другой ключевой компонент — кристалл под названием галогенидный перовскит, содержащий такие элементы, как свинец, бром и йод, а также длинные молекулы углерода, водорода и азота. Результатами экспериментов ученые поделились в журнале Device.

Они расплавили синтетический аналог лунного реголита — слоя рыхлых камней и пыли, покрывающего Луну, — превратив его в «лунное стекло», которое затем соединили с перовскитом для создания солнечного элемента. Реголит не подвергался очистке, поэтому лунное стекло получилось мутноватым. Тем не менее, КПД лучших прототипов удалось довести до 12%. Обычные перовскитные солнечные элементы достигают эффективности около 26%. Ланг уверен — не голословно, а со ссылкой на результаты компьютерного моделирования, — что эта планка будет взята.

В целом исследователи сходятся во мнении, что перовскитные солнечные элементы превзойдут традиционные кремниевые аналоги как в космосе, так и на Земле. С точки зрения лунных миссий, использование перовскитных материалов привлекательно также тем, что они могут быть очень тонкими, что снизит вес груза, доставляемого на Луну. По оценкам команды, для солнечного элемента площадью 400 квадратных метров потребуется всего около килограмма перовскита.

Отсутствие необходимости очистки реголита предельно упрощает производство. Фактически для выплавки достаточно большого вогнутого зеркала и солнечного света. По словам Ланга, один из его коллег уже убедился в этом, проведя опыт в «полевых условиях» — на крыше университета: реголит плавится в сфокусированном солнечном луче.

Если технология окажется успешной, ее можно будет использовать для создания других необходимых на лунной базе предметов, например, плитки, заметил профессор Ян Кроуфорд из Лондонского университета Биркбек.

Изготовление солнечных элементов из лунного стекла потребует множества технологических усовершенствований, но в перспективе на Луне можно будет развернуть производство продукции космического назначения, поскольку запуск с Луны проще, чем с Земли, добавил геохимик Майкл Дьюк из Лунно-планетного института.

Феликс Ланг и его коллеги сейчас работают над повышением эффективности своих солнечных элементов. Например, они исследуют, можно ли улучшить качество лунного стекла, удаляя железо из реголита с помощью магнитов перед плавлением.

В конечном итоге они хотят распространить этот процесс и на других пыльные небесные тела. «Мы уже думаем: можно ли сделать то же самое с марсианским реголитом?» — заключил Ланг.