Uydu güç sistemlerindeki güneş hücrelerine yönelik uzay kalifiye mikro lens dizilerinin geliştirilmesi
Uydunun ana sistemlerinden olan güç sistemi uydu için gerekli enerjiyi sağlamaktadır. Güç sisteminde en çok kullanılan enerji kaynağı ise güneş hücreleridir. En yüksek performansa sahip güneş hücrelerinin üçüncü nesil çok eklemli güneş hücreleri olduğu bilinmektedir. Güneş hücrelerinin performanslarının artırılmasında kullanılan çeşitli yöntemlerden birisi de Mikro Lens DizileriMLA ile yansıma önleyici yüzey kaplamalarıdır. Uydu teknolojilerinde gerekli enerjinin yüksek verimde elde edilmesi ve ilgili kaynağın düşük kütlede olması beklenmektedir. Uzay ortamı radyasyon, atomik oksijen ve ısıl döngü gibi birbirinden farklı pek çok etkeni içermektedir. Yapılan araştırmalar güneş hücresinin performanslarının geliştirilmesinde kullanılan ışığı soğurma etkinliğinin artırıldığı MLA kaplamalarda, hücre ısısının artmadığını ve bunların hücreye yok denecek kadar az ağırlık getirdiğini göstermektedir. Ancak güneş hücrelerinin MLA ile kaplanması üzerine yapılan az sayıdaki çalışmanın uzay uygulamalarına yönelik olmadığı da tespit edilmiştir.
Development of space qualified microlens arrays for solar cells used on satellite power systems
The power system, one of the main systems of satellite, provides energy required for the satellite. Solar cells are also the most used energy source in the power system. The third generation multi-junction solar cells are known as the ones with highest performance. One of the methods to increase the performance of the solar cells is anti-reflective surface coatings with the Micro Lens Array-MLA. It's expected that satellite technologies has high power efficiency and low mass. The space environment has many effects like atomic oxygen, radiation and thermal cycles. Researches for increasing the solar cells performance shows that MLA coated solar cell has increased light absorption performance and less cell heating with very low additional mass. However, it is established that few studies on MLA coatings of solar cells are not applicable on space platforms. In this study, the process of development of MLA which is convenient to space power systems is investigated in a methodological way. In this context, a method which is developed based on MLA coatings of multi-junction solar cells for satellite power systems is presented.
___
- Fortescue, P., Stark, J., Swinerd, G.,
Spacecraft Systems Engineering, West
Sussex: John Wiley & Sons, 2004.
- Patel M.R., Spacecraft Power System,
London: CRC Press, 2005.
- Aydın, K., «Uydu entegre güç ve yönelim
kontrol sistemlerinde kullanılabilecek bir
volanlı enerji depolama biriminin tasarımı
ve gerçeklenmesi,» Doktora Tezi, Gazi
Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010.
- Iles, P.A., «Evolution of space solar cells,»
Solar Energy Materials & Solar Cells, cilt
68, pp. 1-13, 2001.
- Iles, P.A., «Photovoltaic Conversion: Space
Applications,» Encyclopedia of Energy, cilt
5, pp. 25-33, 2004.
- Flood, D.J. ve Weinberg, I., «Advanced
Solar Cells for Satellite,» NASA Technical
Memorandum 106777, 1994.
- Xie, J., Wu, K., Cheng, J. ve arkadaşları,
«The micro-optic photovoltaic behavior of
solar cell along with microlens curved glass
substrate,» Energy Conversion and
Management, cilt 96, pp. 315-321, 2015.
- Nam, M., Kim, K., Lee, J. ve arkadaşları,
«Concentrating microlens array mounted on an InGaP/GaAs/Ge solar cell for
photovoltaic performance enhancement,»
Solar Energy, cilt 91, p. 374–380, 2013.
- Tseng, J.K., Chen, Y.J., Pan, C.T., ve
arkadaşları, «Application of optical film
with micro-lens array on a solar
concentrator,» Solar Energy, cilt 85, p.
2167–2178, 2011.
- Chen, C.H., Juan, P.C., Liao, M.H., ve
arkadaşları, «The effect of surface treatment
on omni-directional efficiency of the silicon
solar cells with micro-spherical texture/ITO
stacks,» Solar Energy Materials & Solar
Cells, cilt 95, p. 2545–2548, 2011.
- «Optics and photonics - Microlens arrays -
Part 1: Vocabulary,» ISO 14880-1:2016,
2016.
- Pritchard, J., Simon, K., Dowd C., ve
arkdaşları, «Solar power concentrators for
space applications,» Pam Review: Energy
Science & Technology, cilt 3, pp. 1-26,
2016.
- Jakhar, S., Soni, M.S., ve Gakkhar, N.,
«Historical and recent development of
concentrating photovoltaic cooling
technologies,» Renewable and Sustainable
Energy Reviews, cilt 60, pp. 41-46, 2016.
- Menteş, E. , «Kompozit 3U küp uyduların
yapısal analiz ve tasarımları,» Yüksek
Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi
Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2015.
- Lisbona, E.F., «Calibration, Testing, and
Monitoring of Space Solar Cells,» Practical
Handbook of Photovoltaics (Second
Edition), Chapter IIA-2, 2013, pp. 502-519.
- Wernham, D., «Optical Coatings in Space,»
Proc.. SPIE, cilt 8168, 2011.
- The American Institute of Aeronautics and
Astronautics (AIAA), «Qualification and
Quality Requirements for Space Solar Cells
(AIAA S-111A-2005),» AIAA Standards,
2005.
- H. Soykuvvet, «İki yönlü yanal etki
algılayıcılı optik sistem tasarımı ve bu
sistemin operasyonel kullanımı ile ışıma
kaynaklarının konumlarının bulunması,»
Yüksek Lisans Tezi, Ankara Üniversitesi
Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2015.
- Kanda, H., Uzum, A., Harano, N., ve
arkadaşları, «Al2O3/TiO2 double layer
anti-reflection coating film for crystalline
silicon solar cells formed by spray pyrolysis.,» Energy Science and
Engineering, cilt 4, pp. 269-276, 2016.
- Hayashi, N., Inoue, D., Matsumoto, M.,ve
arkadaşları, «High-efficiency thin and
compact concentrator photovoltaics with
micro-solar cells directly attached to a lens
array,» Optics Express, cilt 23, pp. 594-603,
2015.
- Akatay, A.A., «Beam steering using
microlens arrays,» Yüksek Lisans Tezi, Koç
Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü,
İstanbul, 2006.
- Myers, M.G., Wolford, D.S., Prokop N.F.
ve arkadaşları, «NASA Glenn research
center solar cell experiment onboard the
international space station,» 43rd IEEE
Photovoltaic Specialists Conference,
Portland, 2016.
- De Rooij, A., «Corrosion in Space,»
Encyclopedia of Aerospace Engineering,
pp. 1-15, 2010.
- Keser, Ö.F., Yenisoy, A., İdare, B.,
«Development of anti-reflective micro lens
arrays for multi junction solar cells used on
satellite platforms,» ISITES, 4th
International Symposium on Innovative
Technologies in Engineering and Science,
Antalya, 2016.