AIAA S-111A-2014 Uzay Güneş Hücreleri için Nitelik ve Kalite Gereksinimleri

Amerikan Ulusal Standartlar Enstitüsü (ANSI) ile Amerikan Havacılık ve Uzay Enstitüsü (AIAA) tarafından birlikte yayınlanan “AIAA S-111A-2014 Uzay güneş hücreleri için nitelik ve kalite gereksinimleri” standardında, uzay uygulamaları için kristalin silikon ve galyum arsenit bazlı tek ve çoklu bağlantı güneş hücresi tipleri için yeterlilik ve kalite gereklilikleri açıklanmaktadır. Buna güneş hücresi üreticisi kalite sistemleri ve güneş hücrelerinin karakterizasyonu için gereklilikler dahildir.

Partilerin kabul testine ilişkin gereklilikler bu standardın güncel sürümünde tanımlanmamıştır. Yeni bir güneş hücresi tasarımı tanıtılırken yeterlilik gereklidir. Nitelikli bir hücre üretmek için kullanılan malzemelerde ve süreçlerde değişiklik yapılırken delta yeterliliği gereklidir. Malzemeler ve süreç değişiklikleri sınırlıysa, bunlar bir delta yeterliliğinin kapsamı için dikkate alınabilir ve değerlendirilebilir.

Delta yeterliliği, değişikliklerin hücrenin performansını ve güvenilirliğini nasıl etkileyebileceğine dayanmalıdır. Delta yeterliliğinin gerekçesi ve değişikliklerin ayrıntılı açıklaması, Delta yeterlilik raporuna göre belgelenmelidir. Nitelikli bir hücre tipinin yanal boyutlarında yapılan bir değişiklik delta yeterliliği veya yeniden yeterlilik gerektirmez.

Geçmişteki bir gönderi, herhangi bir uzay sistemi için belirli bir doğrulama programı öneren AIAA S-117-2010 standardına odaklanmıştı. AIAA S-111A standardı bu güneş hücreleriyle etkileşime giren uzay endüstrisindeki test protokollerini standartlaştırır. Güneşten dünyaya yayılan doğal enerjiden yararlanan güneş enerjisi, çok popüler bir elektrik üretim kaynağıdır.

Güneşten enerji toplamanın en çok kullanılan yöntemi güneş fotovoltaiktir (PV). Bu genellikle yarı iletkeni çalıştırmak ve enerji üretmek için fotonları emen silikondan yapılmış paneller gerektirir. PV dizileri yapıların çatılarına ve bazen de yerdeki boş alanlara yerleştirilir. Bu silikon panellerin ortalama verimliliği yaklaşık yüzde 15’tir. Diğer bazı güneş paneli malzemeleri şu anda araştırma ve geliştirme aşamasındadır. Bunların başında yaklaşık yüzde 20’lik yüksek bir verimliliğe sahip olan perovskit gelir.

Ancak uzay araçlarında güneş çok daha gelişmiştir. Uzay organizasyonları silikon kullanmak yerine güneş panellerinin ana bileşeni olarak galyum arsenit kullanmayı tercih eder. Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı, galyum arsenitin yüzde 30’dan daha yüksek bir verimliliğe sahip olduğunu doğrulamıştır. Bu güneş panelleri genellikle yüksek maliyetleri nedeniyle uzayda kullanımla sınırlıdır.

AIAA S-111A standardı, uzay tabanlı güneş hücrelerinin öngörülebilir bir şekilde çalışacağını doğrulamak için gereklilikleri sağlayan bir standarttır. Bu standart, erişilmesi ve yönetilmesi çok zor olan uzaydaki güneş panelleri için gereken özel bakımı dikkate alır.

Bozulma nedeniyle sistemin verimliliği zamanla düşer. Sistemin bulunduğu yerin durumuna bağlı olarak bozulma farklı oranlarda meydana gelebilir. Bu standart, güneş sisteminin durumunu ve hasara karşı duyarlılığını anlamak için birkaç test yöntemi önermektedir. Bu yöntemler arasında en temel olanı, sistemi görünür düzensizlikler açısından değerlendirmek için görsel bir incelemedir. Bir diğer önemli test yöntemi ise, elektriksel kapasiteleri anlamak için her bir dizi veya seri bağlı güneş hücresi setinde kullanılması gereken elektrik testidir. Bu güneş panelleri uzayda olduğundan çok zorlu koşullara maruz kalmaktadır. Bu, aşırı sıcak ve soğuk, bükülme ve proton ve elektron maruziyeti testlerini inanılmaz derecede önemli hale getirir.

Bu yönergeler, paneller için gerekli olacak işlemleri ve bakımı belirlemeye ve sistemin kullanım ömrü için bir tahmin sağlamaya yardımcı olmaktadır. Uzay güneş panelleri için yönergeler ayrıca “AIAAS-112A-2013 Uzay güneş panellerindeki elektrikli bileşenler için nitelik ve kalite gereksinimleri” standardında ele alınmaktadır.

Kuruluşumuz, çeşitli sektörlerdeki işletmeler için verdiği sayısız test, ölçüm, analiz ve değerlendirme çalışmaları arasında, eğitimli ve uzman bir kadro ve gelişmiş teknolojik donanımı ile, “AIAA S-111A-2014 Uzay güneş hücreleri için nitelik ve kalite gereksinimleri” standardında tanımlanan test hizmetleri de vermektedir.