Особенности эксплуатации СБ в космосе

После запуска первых ИСЗ с СБ на борту стали известны явления деградации СБ под действием космических частиц с высокой энергией. Наиболее чувствительным к корпускулярному излучению является время жизни неосновных носителей. Его уменьшение при увеличении дефектов кристаллической решетки является основной причиной ухудшения свойств фотоэлемента в результате уменьшения диффузионной длины носителей.

Для уменьшения влияния корпускулярного излучения необходимо, чтобы излучение было полностью поглощено на расстоянии от перехода, значительно меньшем, чем диффузионная длина.

Существуют следующие пути увеличения устойчивости к корпускулярному излучению:

1. Изготовление фотоэлементов с базой из Sip-типа, поскольку сокращение времени жизни неосновных носителей в этом полупроводнике под воздействием корпускулярного излучения происходит в значительно меньшей степени, чем в Sin-типа [амброзяк, 366 источник]. Этот эффект связывают с тем, что в Sip-типа в качестве примеси используют Al. Предполагается, что атомы Al вызывают меньшее нарушение кристаллической решетки Si и обнаруживают наименьшую склонность к образованию с дефектами решетки центров рекомбинации.

2. Легирование литием. Атомы Li имеют очень высокую подвижность, при температурах выше 20-50 °С дрейфуют в область дефектов и нейтрализуют их электрическую активность.

2. Создание в базе внутреннего ускоряющего поля с помощью соответствующего распределения примеси.

3. Создание фотоэлементов из GaAs. В процессах генерации и рекомбинации носителей в GaAs основную роль играют прямые переходы между зонами, в то время как в Si – непрямые, через центры рекомбинации. Вследствие этого коэффициент поглощения излучения в GaAs выше, а время жизни носителей значительно меньше, что уменьшает часть излучения, поглощаемую в базе и потери на рекомбинацию.

4. Применение защитных покрытий из стекла, плавленого кварца, сапфира или некоторых сортов тефлона для защиты СБ от интенсивного потока частиц с низкой энергией.

Радиоизотопные источники энергии

Радиоизотопные источники энергии – устройства различного конструктивного исполнения, использующие энергию, выделяющуюся при радиоактивном распаде, для нагрева теплоносителя или преобразующие ее в электроэнергию.

Радиоизотопный источник энергии принципиально отличается от атомного реактора тем, что в нем используется не управляемая цепная реакция, а энергия естественного распада радиоактивных изотопов.

Классификация радиоизотопных источников по способу преобразования тепловой энергии в электрическую:

1. Радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГ), используются термоэлектрические преобразователи.

2. Радиоизотопные термоэмиссионные преобразователи.

3. Радиоизотопные комбинированные преобразователи, используют в качестве первой ступени преобразования термоэмиссионные преобразователи, в качестве второй – термоэлектрические.

4. Радиоизотопные паротурбинные генераторы.

5. Вакуумные атомные элементы.

6. Полупроводниковые атомные элементы.

Требования к топливу

Источником тепла, или топливом радиоизотопных источников тока являются достаточно короткоживущие радиоактивные изотопы различных химических элементов. Основными требованиями к изотопам и, соответственно, к источникам тепла изготовленных из них соединений и сплавов являются: достаточно большой период полураспада, безопасность в обращении и эксплуатации (желательно отсутствие жёсткого гамма-излучения и нейтронов), высокая температура плавления сплавов и соединений, большое удельное энерговыделение, а для изотопов, способных к делению, также и возможно большая критическая масса. Очень важное место при выборе рабочего изотопа играет образование дочернего изотопа, способного к значительному тепловыделению, так как цепь ядерного преобразования при распаде удлиняется и соответственно возрастает общая энергия, которую можно использовать.

Следует отметить то обстоятельство, что выбор изотопного источника тепла прежде всего определяется диапазоном выполняемых энергоисточником задач и временем выполнения этих задач. Огромным недостатком радиоизотопов является то обстоятельство, что их энерговыделение невозможно регулировать (остановить или ускорить), можно лишь отсекать поток тепла от преобразователей.