AIAA S-111A-2014 Qualificazione e requisiti di qualità per le celle solari spaziali

Nello standard "AIAA S-111A-2014 Qualificazione e requisiti di qualità per celle solari spaziali", pubblicato congiuntamente dall'American National Standards Institute (ANSI) e dall'American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA), i singoli materiali a base di silicio cristallino e arseniuro di gallio e vengono specificate giunzioni multiple per applicazioni spaziali. Vengono descritti i requisiti di qualificazione e qualità per i tipi di celle solari. Ciò include i sistemi di qualità dei produttori di celle solari e i requisiti per la caratterizzazione delle celle solari.

I requisiti per i test di accettazione dei lotti non sono definiti nella versione attuale di questo standard. La competenza è necessaria quando si introduce un nuovo design di cella solare. La qualificazione Delta è necessaria quando si apportano modifiche ai materiali e ai processi utilizzati per produrre una cella qualificata. Se le modifiche ai materiali e ai processi sono limitate, queste possono essere prese in considerazione e valutate nell'ambito di una qualifica delta.

La qualificazione Delta dovrebbe basarsi sul modo in cui i cambiamenti possono influenzare le prestazioni e l'affidabilità della cella. La motivazione della qualificazione Delta e una descrizione dettagliata delle modifiche devono essere documentate nel rapporto di qualificazione Delta. Un cambiamento nelle dimensioni laterali di un tipo di cella qualificato non richiede la qualificazione o riqualificazione delta.

Un post precedente si concentrava sullo standard AIAA S-117-2010, che raccomanda un programma di verifica specifico per qualsiasi sistema spaziale. Lo standard AIAA S-111A standardizza i protocolli di test nel settore spaziale che interagiscono con queste celle solari. L’energia solare, che sfrutta l’energia naturale irradiata dal sole alla terra, è una fonte molto popolare di generazione di elettricità.

Il metodo più utilizzato per raccogliere energia dal sole è il solare fotovoltaico (PV). Ciò di solito richiede pannelli di silicio che assorbono fotoni per alimentare il semiconduttore e produrre energia. I pannelli fotovoltaici vengono posizionati sui tetti degli edifici e talvolta in spazi vuoti a terra. L'efficienza media di questi pannelli in silicio è di circa il 15%. Molti altri materiali per pannelli solari sono attualmente in fase di ricerca e sviluppo. Il principale tra questi è la perovskite, che ha un'efficienza elevata di circa il 20%.

Tuttavia, il sole è molto più avanzato nei veicoli spaziali. Invece di utilizzare il silicio, le organizzazioni spaziali preferiscono utilizzare l’arseniuro di gallio come componente principale dei pannelli solari. Il National Renewable Energy Laboratory ha confermato che l’arseniuro di gallio ha un’efficienza superiore al 30%. Questi pannelli solari sono generalmente limitati all’uso nello spazio a causa del loro costo elevato.

Lo standard AIAA S-111A è uno standard che fornisce i requisiti per verificare che le celle solari spaziali funzionino in modo prevedibile. Questo standard tiene conto della particolare attenzione richiesta ai pannelli solari nello spazio, che sono molto difficili da accedere e gestire.

A causa del degrado, l’efficienza del sistema diminuisce nel tempo. Il deterioramento può verificarsi a velocità diverse a seconda della posizione del sistema. Questo standard raccomanda diversi metodi di test per comprendere lo stato del sistema solare e la sua suscettibilità ai danni. Il più basilare di questi metodi è un'ispezione visiva per valutare il sistema per individuare irregolarità visibili. Un altro importante metodo di test è il test elettrico, che dovrebbe essere utilizzato su ciascuna stringa o insieme di celle solari collegate in serie per comprendere le capacità elettriche. Poiché questi pannelli solari sono nello spazio, sono esposti a condizioni molto difficili. Ciò rende incredibilmente importanti i test relativi al caldo e al freddo estremi, alla flessione e all’esposizione a protoni ed elettroni.

Queste linee guida aiutano a determinare le operazioni e la manutenzione che saranno necessarie per i pannelli e forniscono una stima della durata del sistema. Le linee guida per i pannelli solari spaziali sono trattate anche nello standard “AIAAS-112A-2013 Qualificazione e requisiti di qualità per i componenti elettrici nei pannelli solari spaziali”.

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