英国の2つの大学の研究者たちは、宇宙太陽光発電所を実現可能なものにするための現実的な方法を編み出したと考えている。その実現には、最新式の技術や高価な技術さえも必要ない。
サリー大学とスウォンジー大学のチームが出した結論は、2016年9月にキューブサットにテルル化カドミウム（CdTe）太陽電池試験パネル4枚を軌道上に打ち上げた初めての実験の後に出たものである。
研究チームは最近発表した論文の中で、テストセルが電離太陽放射に対して並外れた耐性を示し、剥離は全く起こらず、シャント抵抗の劣化のみが見られたと述べており、科学者たちはその解決策があると考えている。
それに加えて、彼らは1年間だけ働くと予想されていたが、6年経った今でも（論文は2022年9月までに収集されたデータに基づいている）、まだ働いている。
新しいパネルをテストするために作られたキューブサット（赤い矢印で示されている）（クリックして拡大）
「これらの詳細なデータは、パネルが放射線に耐え、薄膜構造が宇宙の過酷な熱および真空環境下でも劣化していないことを示しています」と、サリー大学宇宙センターの宇宙船工学名誉教授、クレイグ・アンダーウッド氏は述べています。「この超低質量太陽電池技術は、宇宙に大規模かつ低コストの太陽光発電所を配備し、クリーンエネルギーを地球に持ち帰ることに繋がる可能性があります。そして今、この技術が軌道上で確実に機能するという初めての証拠が得られました。」
カドミウムテルル化物（CdTe）太陽電池は新しい技術ではありません。実際、市場シェアはわずか5%ですが、結晶シリコン系太陽電池に次いで世界で2番目に普及している太陽電池です。主に大規模な商用太陽光発電所で使用されている市販のCdTe太陽電池は、シリコン系太陽電池と同等の変換効率を誇り、ほとんどの超薄膜太陽電池製品にCdTeが好まれています。
とはいえ、サリー・スウォンジーの研究は宇宙で CdTe セルをテストした最初の取り組みであり、その結果は将来の宇宙ミッションではシリコン セルを廃止する必要があるかもしれないことを示唆しています。
このミッションのために開発されたCdTeテストセル（クリックして拡大）
宇宙での CdTe の使用における唯一の欠点として、研究チームは 4 つのセルすべてで光起電力効率の指標であるフィルファクターが低下したことに気づきました。この場合、これは前述のシャント抵抗の低下が原因でした。
「これは、金がバックコンタクトからCdTe層に拡散し、粒界に沿って微小シャントを形成するためだと考えています」と研究チームは述べています。この問題に対処するには、「宇宙飛行におけるこれらのセルの真の潜在能力を引き出すには、新たなバックコンタクト構造を開発する必要があります」。
しかし、解決策は簡単かもしれない。研究チームは、「地上のCdTeモジュールでより一般的に採用されている方法論」が必要な調整になるかもしれないと述べた。
チームにとって、「今回の飛行は、宇宙での使用における[CdTe]の基本的な健全性を証明した」という。
素晴らしい。では、その電力を地球に送り返すのはどうでしょうか?
宇宙で太陽エネルギーを集めるのに使える、より効率的で長持ちする新しい太陽光発電材料が見つかったと考えると勇気づけられるが、そのエネルギーをすべて地球に返すという問題がまだ残っている。
カリフォルニア工科大学の研究者らは、夏の間に初めて衛星から地球の表面にマイクロ波の形で電力を送信することを実証したが、これは実用的な量のエネルギーというよりも、数個のLEDを点灯できる程度の概念実証であった。
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対照的に、欧州宇宙機関は、宇宙太陽光発電計画「SOLARIS」の一環として、宇宙からのエネルギー送信を効率的に行うには、地上と宇宙空間の両方に大規模なアレイを設置する必要があると計算している。
たとえば、衛星 1 基には少なくとも幅 1 キロメートルになるほどの多数の太陽電池が必要であり、地上の受信機はその 10 倍ほどの大きさが必要になります。
私たちは、サリー・スウォンジー チームに、CdTe セルによって宇宙ベースの受信機がより効率的かつ実現可能になるかどうかを尋ねました。回答が得られ次第、この記事を更新します。®
