{"id":4316,"date":"2021-06-03T19:46:48","date_gmt":"2021-06-03T19:46:48","guid":{"rendered":"https:\/\/revistanyt.com.ar\/online\/?p=4316"},"modified":"2021-06-04T14:46:45","modified_gmt":"2021-06-04T14:46:45","slug":"una-mirada-a-las-celdas-solares-espaciales","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistanyt.com.ar\/online\/una-mirada-a-las-celdas-solares-espaciales\/","title":{"rendered":"Una mirada a las celdas solares espaciales"},"content":{"rendered":"<p style=\"text-align: justify;\">Reproducimos el informe del Dr. Juan Pl\u00e1, publicado en la serie HOJITAS DE CONOCIMIENTO que edita el Instituto de Energ\u00eda y Desarrollo Sustentable (iEDS) de la Comisi\u00f3n Nacional de Energ\u00eda At\u00f3mica (CNEA), a quienes agradecemos la gentileza por compartirlo. Abajo encontrar\u00e1n el link de acceso al original.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/revistanyt.com.ar\/online\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/1.jpg\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-full wp-image-4321 alignleft\" src=\"https:\/\/revistanyt.com.ar\/online\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/1.jpg\" alt=\"\" width=\"438\" height=\"423\" srcset=\"https:\/\/revistanyt.com.ar\/online\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/1.jpg 438w, https:\/\/revistanyt.com.ar\/online\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/1-300x290.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 438px) 100vw, 438px\" \/><\/a><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Autor: Juan Pl\u00e1. Doctor en Ciencias F\u00edsicas (FCEN &#8211; UBA) Estad\u00eda posdoctoral como becario del ICTP (IMM-CNR, Bologna-Italia) Investigador Principal (CONICET) en el DES-CNEA Miembro del Instituto de Nanociencia y Nanotecnolog\u00eda (CNEA-CONICET)<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<hr \/>\n<p style=\"text-align: justify;\">Sabemos que todo sat\u00e9lite artificial necesita cierta potencia el\u00e9ctrica para accionar sus instrumentos, tanto de navegaci\u00f3n como de observaci\u00f3n y de comunicaci\u00f3n. Esta necesidad y la imposibilidad de disponer en el espacio de una red de suministro el\u00e9ctrico, dieron lugar a la primera aplicaci\u00f3n de las celdas solares, a bordo del sat\u00e9lite artificial Vanguard I puesto en \u00f3rbita por EE.UU. en 1958. Reci\u00e9n en la d\u00e9cada del 70, como consecuencia de la primera crisis mundial del petr\u00f3leo, se empezaron a considerar a las celdas solares como fuente de energ\u00eda en aplicaciones terrestres.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><strong>\u00bfQu\u00e9 son las celdas solares espaciales?<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">\u00a0\u00a0\u00a0 Una celda solar o celda fotovoltaica es un dispositivo electr\u00f3nico (1) que tiene la capacidad de transformar la luz que absorbe en corriente continua, gracias a las propiedades de los materiales semiconductores con que son fabricadas. Las celdas se interconectan en serie, en estructuras llamadas paneles. Se denominan celdas solares espaciales a las utilizadas en los sat\u00e9lites artificiales, que son diferentes de las usadas en aplicaciones terrestres dado que las condiciones ambientales del espacio son otras.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><strong>\u00bfCu\u00e1les son sus caracter\u00edsticas?<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Las celdas solares espaciales son dispositivos r\u00edgidos y opacos, de forma rectangular (3,6 cm x 7,6 cm) y un espesor de 0,15 mm, que fueron desarrolladas para soportar un ambiente hostil. En el espacio no existe la protecci\u00f3n del campo magn\u00e9tico terrestre, por lo tanto los paneles solares en \u00f3rbita sufren constantemente el impacto de part\u00edculas cargadas provenientes del sol. Tambi\u00e9n reciben mayor radiaci\u00f3n UV y deben soportar severas diferencias de temperatura al entrar o salir de un eclipse (2) \u00a0durante su \u00f3rbita. Adem\u00e1s, en la Tierra disponemos de suficiente lugar para construir centrales de potencia para generar electricidad, pero en un sat\u00e9lite artificial la superficie disponible es limitada y adem\u00e1s se debe transportar el menor peso posible. Esto implica dos importantes condiciones: alta resistencia a la radiaci\u00f3n y alta eficiencia de conversi\u00f3n (es decir, mayor potencia el\u00e9ctrica por unidad de superficie).<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">\u00bfC\u00f3mo se logra esto? Primero, considerando sus materiales de fabricaci\u00f3n. El silicio es, por lejos, el semiconductor m\u00e1s utilizado en aplicaciones terrestres de la energ\u00eda solar. El 95% de estas celdas solares est\u00e1 fabricado con este material abundante y muy conocido en la industria electr\u00f3nica, pero que resulta particularmente vulnerable a la radiaci\u00f3n espacial. Gracias a investigaciones cient\u00edficas se desarrollaron otros materiales semiconductores alternativos que presentan un mejor desempe\u00f1o frente a la radiaci\u00f3n, como el arseniuro de galio (GaAs). Hasta donde llegamos en este relato, podemos ubicarnos temporalmente a fines de los 90. Como ejemplo podemos citar que los paneles solares de nuestro sat\u00e9lite cient\u00edfico SAC-C (3) lanzado en el 2000, fueron fabricados en Italia con celdas solares de GaAs.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><a href=\"https:\/\/revistanyt.com.ar\/online\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/paneles-cnea.jpg\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-full wp-image-4318 aligncenter\" src=\"https:\/\/revistanyt.com.ar\/online\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/paneles-cnea.jpg\" alt=\"\" width=\"776\" height=\"540\" \/><\/a><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><strong>Nueva tecnolog\u00eda<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">\u00a0\u00a0 A partir de all\u00ed se comenz\u00f3 a utilizar otra tecnolog\u00eda: las denominadas celdas solares multijuntura, por lo general compuestas por tres celdas apiladas de materiales semiconductores del tipo del GaAs. Su estructura interna m\u00e1s compleja presenta una mayor eficiencia de conversi\u00f3n. Comparativamente, una celda solar simple absorbe algo m\u00e1s que el espectro visible (los siete colores que conocemos), mientras que una multijuntura aprovecha tambi\u00e9n parte de la radiaci\u00f3n ultravioleta (de mayor energ\u00eda que el espectro visible), y parte de la infrarroja (de menor energ\u00eda). En el mundo existen pocos productores a nivel industrial de celdas de este tipo, con eficiencias promedio mayores al 30%. Estas se emplearon en CNEA para integrar los paneles solares de las misiones argentinas SAC-D (4), SAOCOM-1A y SAOCOM-1B (5), el \u00faltimo de los cuales fue lanzado en agosto de 2020, en plena pandemia.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><strong>Ensayos en laboratorio<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Para conocer cu\u00e1l es la eficiencia de conversi\u00f3n de una celda, es decir cu\u00e1nta energ\u00eda entregar\u00e1, se usa una medici\u00f3n el\u00e9ctrica denominada curva corriente-tensi\u00f3n. Esta se lleva a cabo en el laboratorio, con una fuente de iluminaci\u00f3n artificial denominada simulador solar. El simulador debe estar adecuadamente calibrado, tanto desde el punto de vista del espectro luminoso como de su intensidad, para producir el mismo efecto que la luz solar incidiendo sobre la celda a medir. En el caso de las multijunturas, la iluminaci\u00f3n es crucial, necesit\u00e1ndose recurrir al uso de m\u00e1s de un tipo de l\u00e1mpara y filtros \u00f3pticos. Al medir el\u00e9ctricamente todas las celdas que formar\u00e1n un panel solar, es posible predecir el funcionamiento del mismo en su conjunto. Otro ensayo de laboratorio importante a aplicar en celdas solares espaciales es el de da\u00f1o por radiaci\u00f3n, da\u00f1o que va degradando la capacidad el\u00e9ctrica del panel en su conjunto. En CNEA tenemos la ventaja de contar con el acelerador TANDAR, importante instalaci\u00f3n del Centro At\u00f3mico Constituyentes, que nos permite simular el impacto de las part\u00edculas que recibir\u00e1n las celdas solares durante toda la duraci\u00f3n de una determinada misi\u00f3n satelital (6). El resultado de este ensayo determina el valor estimado de potencia el\u00e9ctrica disponible al final de la vida \u00fatil prevista para el sat\u00e9lite.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/revistanyt.com.ar\/online\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/celda.jpg\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignnone size-full wp-image-4317\" src=\"https:\/\/revistanyt.com.ar\/online\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/celda.jpg\" alt=\"\" width=\"873\" height=\"398\" srcset=\"https:\/\/revistanyt.com.ar\/online\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/celda.jpg 873w, https:\/\/revistanyt.com.ar\/online\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/celda-300x137.jpg 300w, https:\/\/revistanyt.com.ar\/online\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/celda-768x350.jpg 768w\" sizes=\"(max-width: 873px) 100vw, 873px\" \/><\/a><\/p>\n<hr \/>\n<h5 style=\"text-align: justify;\"><strong><em>REFERENCIAS<\/em><\/strong><\/h5>\n<h5 style=\"text-align: justify;\"><em>1 Dispositivo que hace uso de las propiedades de los electrones presentes en un material s\u00f3lido.<\/em><\/h5>\n<h5 style=\"text-align: justify;\"><em>2 Zona de sombra generada por un cuerpo celeste.<\/em><\/h5>\n<h5 style=\"text-align: justify;\"><em>3 https:\/\/www.argentina.gob.ar\/ciencia\/conae\/misiones-espaciales\/sac-c\/introduccion (accedido el 19\/1\/2021).<\/em><\/h5>\n<h5 style=\"text-align: justify;\"><em>4 http:\/\/www.isabato.edu.ar\/energiasolar\/sac-d\/ (accedido el 19\/1\/2021).<\/em><\/h5>\n<h5 style=\"text-align: justify;\"><em>5 https:\/\/www.argentina.gob.ar\/cnea\/destacados\/el-saocom-1b-llevaal-espacio-tecnologia-de-cnea\/paneles-solares-livianos-yresistentes (accedido el 19\/1\/2021).<\/em><\/h5>\n<h5 style=\"text-align: justify;\"><em>6 Ver Hojita \u201cUna mirada a los efectos de las tormentas solares en los sat\u00e9lites artificiales\u201d.<\/em><\/h5>\n<h5 style=\"text-align: justify;\"><em>\u00a0<\/em><\/h5>\n<h5 style=\"text-align: justify;\"><strong><em>ABREVIATURAS<\/em><\/strong><\/h5>\n<h5 style=\"text-align: justify;\"><em>CNEA: Comisi\u00f3n Nacional de Energ\u00eda At\u00f3mica<\/em><\/h5>\n<h5 style=\"text-align: justify;\"><em>CNR: Consiglio Nazionale delle Ricerche<\/em><\/h5>\n<h5 style=\"text-align: justify;\"><em>CONICET: Consejo Nac. de Investigaciones Cient\u00edficas y T\u00e9cnicas<\/em><\/h5>\n<h5 style=\"text-align: justify;\"><em>DES: Departamento Energ\u00eda Solar<\/em><\/h5>\n<h5 style=\"text-align: justify;\"><em>FCEN: Facultad de Ciencias Exactas y Naturales <\/em><\/h5>\n<h5 style=\"text-align: justify;\"><em>ICTP: International Centre for Theoretical Physics <\/em><\/h5>\n<h5 style=\"text-align: justify;\"><em>IMM: Institute for microelectronics and microsystems<\/em><\/h5>\n<h5 style=\"text-align: justify;\"><em>UBA: Universidad Nacional de Buenos Aires<\/em><\/h5>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Reproducimos el informe del Dr. Juan Pl\u00e1, publicado en la serie HOJITAS DE CONOCIMIENTO que edita el Instituto de Energ\u00eda y Desarrollo Sustentable (iEDS) de la Comisi\u00f3n Nacional de Energ\u00eda At\u00f3mica (CNEA), a quienes agradecemos la gentileza por compartirlo. 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