CURSO DE INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA DE SATÉLITES
CSE-200-4
CÉLULAS SOLARES PARA USO
ESPACIAL
Luiz Celso Gomes Torres
(Maio-2012)
Professor Petrônio Noronha de Souza
1
CURSO DE INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA DE SATÉLITES
CSE-200-4
Células Solares espaciais
p
Resumo
1 – Efeito Fotovoltaico
2 – Histórico
3 – Produção e pesquisa do Brasil
4 – Comparativo entre tecnologias mais utilizadas
5 – Componentes da célula Solar de voo (SCA)
q
ç
6 – Processos de qualificação
7 – Geradores solares dos Satélites INPE
8 – Dados
D d completos
l t das
d células
él l solares
l
para projeto
j t
9 – Conclusão
2
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Células Solares espaciais
1 - Efeito Fotovoltaico
1.1 Significado do termo
O termo fotovoltaico é formado pelo composição de outras duas palavras:
FOTO - Derivada da palavra grega empregada para luz.
VOLT - Relacionando-se a Alessandro Volta, um dos pioneiros do estudo dos fenômenos
elétricos.
Portanto, o termo FOTOVOLTAICO poderia literalmente ser traduzido como:
LUZ - ELETRICIDADE
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Células Solares espaciais
1 - Efeito Fotovoltaico
1.2 Processo de geração de energia pelo Efeito Fotovoltaico
Ao se montar um dispositivo
p
com a união dos cristais do tipo
p N e P,, forma-se uma
junção na qual haverá uma difusão de elétrons e lacunas. Eles se neutralizam,
formando um campo elétrico. O efeito fotovoltaico é caracterizado pelo aparecimento
ç de p
potencial q
quando esse dispositivo
p
é submetido a uma iluminação.
ç
de uma diferença
No momento em que a luz incidir na célula haverá a formação de pares elétronslacunas. É necessária uma estrutura apropriada, em que os elétrons excitados fluam do
lado P para o lado N e possam ser coletados, gerando uma corrente elétrica.
Campo elétrico criado
Circulação de corrente pela célula
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•
Células Solares espaciais
2 - Histórico
Hi tó i
1839 - Edmond Becquerel,
físico francês,
francês observou pela
primeira
vez
o
efeito
fotovoltaico, ele notou que
placas de platina ou de prata,
prata
mergulhadas em um eletrólito
produziam uma diferença de
potencial quanto expostas à
luz.
5
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•
1876 – Willian Grylls Adams, professor de
Filosofia e seu aluno Richard Evans Day,
ingleses, desenvolveram o primeiro dispositivo
sólido que produzia eletricidade por meio do
efeito fotovoltaico. Tratava-se de um filme de
selênio
lê i depositado
d
i d num substrato
b
d ferro
de
f
e com
um segundo filme de ouro que servia de contato
frontal. A eficiência desse dispositivo era em
t
torno
d 0,5%.
de
0 5%
•
•
Células Solares espaciais
2 - Histórico
Hi tó i
1883 – Charles Fritts, cientista americano, produz uma célula
solar de selênio com uma camada fina de ouro. Alto custo e baixa
eficiência (em torno de 1%) foram impeditivos para a utilização
como fonte de energia em grande escala.
Os estudos nessa área continuaram, por outros renomados cientistas, porém, sem
grandes conquistas. Os grandes desenvolvimentos científicos da primeira metade
do século XX,
XX como a explicação do efeito fotoelétrico por Albert Einstein,
Einstein em
1905, o entendimento das propriedades dos semicondutores, deram um impulso no
desenvolvimento da tecnologia.
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•
Células Solares espaciais
2 - Histórico
Hi tó i
1954 - Calvin Fuller, Gerald Pearson e Daryl Chapin
(Bell Labs), em New Jersey, nos Estados Unidos,
desenvolveram um processo de difusão onde
introduziram impurezas em cristais de silício
(processo chamado “dopagem”).
(p
p g
) Produziram uma
barra de silício dopado com uma pequena
concentração de gálio, que o torna condutor, sendo as
cargas móveis positivas (chamado silício do “tipo P”).
Mergulhou esta barra de silício num banho quente de
lítio, criando assim na superfície da barra uma zona
com excesso de elétrons livres (chamado silício do
“tipo N”). Na região onde o silício “tipo n” fica em
contato com o silício “tipo P” surge um campo
elétrico permanente. Ao caracterizarem eletricamente
esta
t amostra,
t
verificaram
ifi
que produzia
d i uma corrente
t
elétrica quando exposta à luz. Essa célula, indicava
incialmente uma eficiência em torno de 4%.
7
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Células Solares espaciais
2 - Histórico
Hi tó i
•
Essa célula apresentava grande dificuldade de soldagem dos contatos elétricos,
aumentando muito a resistência séria da célula.
•
Outro problema encontrado era que o lítio migrava para o interior do silício e deixava a
zona ativa da célula inacessível aos fótons da radiação solar, diminuindo a eficiência.
•
Partiram então para uma solução de fósforo na dopagem do silício tipo N, obtendo
uma junção mais estável, porém ainda persistia o problema dos contatos.
•
Substituindo o gálio por arsênio seguido por uma difusão de boro. O problema dos
contatos foi minimizado e a eficiência atingiu 6%.
8
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Células Solares espaciais
2 - Histórico
Hi tó i
Patente da 1° célula solar
•
Ainda em 1954, diante dos resultados apresentados,
houve a autorização do pentágono e então surgiu a
publicação da primeira célula solar, na reunião anual
da “National Academy of Sciences”, em Washington.
•
Os resultados
O
lt d
f
foram
publicados
bli d
no “Journal
“J
l off
Applied Physics”, e foi registrada uma patente.
•
A demonstração pública do uso da “pilha solar” consistiu numa transmissão via
rádio de algumas palavras entre D. E. Thomas e Morton Prince usando um sistema
portátil
tátil alimentado
li
t d por célula
él l solar
l .
•
Em 1955,
1955 a primeira aplicação foi
realizada no estado da Geórgia, para
alimentar uma rede telefônica local. Um
Painel montado em out/1955 e removido
em mar/1956.
Primeira aplicação pública da célula solar
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•
Células Solares espaciais
2 - Histórico
Hi tó i
Em 17 de março de 1958, depois de muita relutância da NASA, por não acreditar no
dispositivo, o primeiro satélite alimentado com energia solar (como back-up da pilha
convencional) foi lançado (Vanguard I –USA).
–USA) O seu sistema fotovoltaico tinha seis
células solares para alimentar os transmissores e funcionou até 1964 . A corrida
espacial já havia se iniciado com o lançamento do primeiro satélite artificial (Sputnik 1,
out/1957) apenas com baterias químicas.
Cientista com um protótipo do
Vanguard I
A pilha
convencional
falhou, mas o
painel solar
manteve o
transmissor
funcionando
muito além das
expectativas
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•
Células Solares espaciais
2 - Histórico
Hi tó i
Naquele mesmo ano de 1958 foram lançados os satélites Explorer III, Vanguard II e
Sputnik 3 ( soviético) com células solares de silício a bordo, porém, as células
ainda não eram a fonte primária de energia.
Explorer III
Vanguard II
Sputinik 3
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•
Células Solares espaciais
2 - Histórico
Hi tó i
Os primeiros satélites com gerador solar como fonte primária de energia foram os
Explorer VI e VII.
Em outubro de 1959 é lançado o
Explorer VII com gerador solar
de 3000 células
Em agosto de 1959 o satélite Explorer
VI é lançado com um gerador solar de
)
9600 células ( 1 cm x 2 cm cada).
Através dele foi tirada a primeira
imagem da terra
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•
Células Solares espaciais
2 - Histórico
O estágio tecnológico da célula de Silício havia alcançado praticamente seu topo.
Ao longo dos anos, várias melhorias foram incorporadas: junção rasa, material de
silício de alta pureza (99,999999%), crescimento do monocristal por fusão lenta de
camadas gerando pouquíssimos defeitos, espelho de alumínio na face anterior,
p elétricos adicionais e deposição
p ç metálica p
por feixe de elétrons,, entre outras.
campos
Esses incrementos tecnológicos no dispositivo resultaram em um aumento da
eficiência desse tipo de célula solar de 10% na década de 1960 para valores em
torno de 20% nos dias atuais.
melhor
texturização
modificações na
camada “n”
n
(“Passivated
emitter”)
criação de
sulcos na camada
n ((“Laser
Laser
“n”
grooving”)
ambos contatos
na parte traseira
i í i
início
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•
Células Solares espaciais
2 - Histórico
Hi tó i
No final dos anos 80 células de Arseneto de Gálio foram fabricadas e atingiram
eficiência superior a 20%.
20% Os cientistas calculavam que o limite de eficiência teórica
a ser obtida por uma célula homojunção seria de 24%, com a máxima otimização
possível.
Estrutura da
célula de
Arseneto de Gálio
•
Então, á partir dos anos 90, foi necessário o desenvolvimento de novas tecnologias.
O uso de células multijunção trouxe grande aumento na eficiência. As células de
duas junções utilizando Arseneto de gálio com índio foram os primeiros estudos que
atingiram boa eficiência.
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Células Solares espaciais
2 - Histórico
Hi tó i
A técnica de multijunções atenua o problema da perda de energia quando um fóton de
energia maior do que a energia do semicondutor é absorvido pela célula solar de uma
junção. Nas células
é
solares de uma junção, esse excesso é uma perda de energia
convertida em calor e diminui a eficiência da célula solar. Nas células solares de
múltiplas junções tem-se cada junção como uma “janela”, que absorve parte do
espectro
t e deixa
d i passar as restantes
t t para a outra
t junção.
j
ã Dessa
D
maneira,
i
esse
espectro é mais bem aproveitado.
Aproveitamento da
luz solar em 1 célula
de 3 junções
•
Em 1995 já havia disponível no mercado para uso espacial célula de 3 junções com
eficiência superior a 20%.
15
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•
Células Solares espaciais
2 - Histórico
Hi tó i
Hoje já estão sendo disponibilizadas células de tripla junção de terceira geração,
qualificadas
lifi d para uso espacial,
i l com eficiência
fi iê i em torno
t
de
d 29,5%:
29 5%
XJT Solar cell - Spectrolab
ZTJ Solar cell - Emcore
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•
Células Solares espaciais
2 - Histórico
Hi tó i
Células solares com mais de três
junções
também
estão
em
desenvolvimento/qualificação
e,
provavelmente, dentro de pouco
t
tempo
serão
ã comercializadas
i li d
para
uso espacial.
6 jjunções
ç
Evolução
Aproveitamento da espectro solar para as
Células de 4 junções
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•
Células Solares espaciais
2 - Histórico
Hi tó i
Um recente estudo nessa área é o desenvolvimento de células solares de tripla
junção com estrutura de montagem invertida, chamadas IMM (“Inverted
Metamorphic Solar
S
C
Cell”).
) Essa tecnologia possibilita alcançar valores eficiência
f ê
maiores e são mais resistentes a radiação.
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•
Células Solares espaciais
2 - Histórico
Hi tó i
Uma tecnologia muito estudada hoje são as chamadas células de filme fino (“Thin film
solar cell”). Essa células são mais flexíveis, porém de baixa eficiência. Atualmente são
utilizadas para uso terrestre, porém devido a pouca massa e flexibilidade, deverão ser
utilizadas em missões espaciais no futuro.
Células
orgânicas –
sensibilizadas
por corantes (
Dye-sensitized
solar cells)
CIGS (Copper Indium
Gallium diSelenide)
Cadmium Telluride (CdTe)
Flexibility Amorphous Silicon
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Células Solares espaciais
2 - Histórico
Hi tó i
Como pode ser notado na curva de evolução de eficiência, mostrada abaixo, a nova
tecnologia de filme fino ainda precisa de avanços tecnológicos para atingir eficiências
melhores e, principalmente, resistência para ambiente espacial.
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Células Solares espaciais
3 - Pesquisa e produção
do Brasil
3.1 Experimento Célula solar
Experimento Célula Solar (ECS) no painel
lateral do satélite SCD1
Satélite em órbita (simulação) e indicação
d Albedo
do
Alb d Solar
S l
No Brasil foram desenvolvidos o que se denominou experimentos célula solar
(fabricado com células de silício monocristalino). Os experimentos foram colocados
nos satélite SCD1 e SCD2 para estudo da degradação das células solares por
partículas ionizantes e estudo do Albedo planetário (luz refletida pelo planeta) para
i t
interpretação
t ã de
d mudanças
d
climáticas
li áti
no Brasil.
B il As
A células
él l foram
f
d
desenvolvidas
l id por
pesquisadores do INPE com a infraestrutura do Laboratório de Microeletrônica da
21
USP, em São Paulo.
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Células Solares espaciais
3 - Pesquisa e produção
do Brasil
3.2 Experimento Célula solar (resultados)
As telemetrias de corrente do satélite, juntamente com
o experimento célula solar foram fundamentais para os
cálculos da degradação do painel solar dos satélites
SCD1 e SCD2.
Degradação da corrente fotogerada no
SCD1 em 18 anos.
Degradação da corrente fotogerada no
SCD2 em 07 anos.
Fonte: Baruel, M. Ferreira, 2012 – Estudo da variação da corrente fotogerada nos painéis solares dos satélites do INPE
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Células Solares espaciais
4 - Comparativo
C
ti
4.1 Evolução do uso da potência consumida
Comparativo entre os tipos de células solares para uso espacial:
Linha de tendência da potência elétrica no espaço.
23
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Células Solares espaciais
4 - Comparativo
C
ti
4.2 Comparativo entre tecnologias disponíveis
Múltiplas junções são
resistentes a radiação.
mais
eficientes
e
mais
Células de Silício tem espessura inferior, portanto
são
ã mais
i leves
l
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Fonte: Navid S. Fatemi – Solar Array Trades Between Very High-Efficiency Mutli-Junction And Si Space Solar Cells
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Células de Silício por serem
menos eficientes necessitam
maior área de painel O custo da
célula nua (Bare Cell) por
unidade de potência é menor.
Células Solares espaciais
4 - Comparativo
C
ti
Do ponto de vista do painel, a diferença
de massa específica inverte em favor
é
de mais junções. Isso ocorre
das células
devido à outros componentes, tais
como: mecanismos, cabos, substrato,
adesivos,
d i
t t
testes,
“
“coverglass”
l
” etc.).
t )
O custo por unidade de
potência
tê i das
d
células
él l
d
de
várias junções se torna
mais vantajoso.
mil (define espessura) 1 mil = 0,0254 mm
Fonte: Navid S. Fatemi – Solar Array Trades Between Very High-Efficiency Mutli-Junction And Si Space Solar Cells
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5.1 Composição da Célula solar
Células Solares espaciais
5 - Componentes Básicos
SCA – vista lateral
Quando nos referimos às células solares para
uso espacial, usamos a denominação SCA
((Solar Cell Assembly).
y) O SCA é a união da célula
solar nua, cobertura de vidro e interconectores.
As células de múltiplas junções possuem
também um diodo de proteção integrado.
integrado
SCA – vista
superior
i
SCA – vista superior
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Células Solares espaciais
5 - Componentes Básicos
5.1.1 – Células Solares nuas (Bare Cell)
São dispositivos semicondutores capazes de
converter a energia solar diretamente em energia
elétrica. Células solares para uso espacial são
fabricadas utilizando rígidos controles de processos
de fabricação e da qualidade, o que as tornam
capazes de suportar largos extremos de temperatura
e outros fatores de degradação inerentes ao
ambiente espacial.
InGaP/GaAs/Ge
Tipos de Células Comercialmente
Utilizadas em Projetos Espaciais
Silício Monocristalino
Arseneto de Gálio
Dupla Junção
T i l Junção
Tripla
J
ã
27
CURSO DE INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA DE SATÉLITES
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Células Solares espaciais
5 - Componentes Básicos
5.1.2 - Cobertura de Vidro (“Coverglass”)
Lâminas transparentes de vidro borosilicato, dopadas
com Dióxido de Cério. As espessuras mais utilizadas
variam de 50um a 500um.
São utilizados para:
• Proteger as células solares contra a radiação de partículas (prótons e
elétrons) presentes no ambiente espacial;
• Proteger as células contra o oxigênio monoatômico presente em órbitas baixas;
• Filtrar a radiação ultravioleta, a qual provoca a degradação do adesivo
utilizado para a sua colagem na célula.
• Minimizar as perdas por reflexão da radiação solar incidente;
• Minimizar a absorbância e maximizar a emitância das células solares
visando reduzir a temperatura de operação.
28
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Células Solares espaciais
5 - Componentes Básicos
5.1.3 - Interconectores
Interconector
Elementos condutores elétricos,
utilizados para realizar as
interligações em série entre as
células de um módulo solar.
Coverglass
Célula Solar
Interconector satélite Amazonia 1
Interconector satélite Lattes
Interconectores
satélite CBERS4
Requisitos gerais:
• boa condutividade elétrica;;
• soldagem (PbSn, “ultrasonic welding”);
•flexibilidade
flexibilidade e resistência à fadiga;
•baixos níveis de tensões de natureza termomecânica nas juntas soldadas;
29
CURSO DE INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA DE SATÉLITES
CSE-200-4
5.1.4 – Diodo de “bypass”
São elementos utilizados para
proteção da célula solar caso
venha
a
sofre
polarização
reversa
reversa.
Isso pode ocorrer
quando as células são colocadas
em série/paralelo.
Células Solares espaciais
5 - Componentes Básicos
São mais comumente usados nas
células de múltiplas junções por serem
mais sensíveis a correntes reversas.
Diodo externo
Esquemático de
célula de 3 junções
com diodo “bypass”
O diodo pode ser
inserido no processo de
fabricação ou soldado
depois.
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CURSO DE INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA DE SATÉLITES
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Células Solares espaciais
6 - Processos de qualificação
6.1 – Requisitos de
qualificação para uso espacial
Para a qualificação dos SCA´s para uso
espacial, uma diversidade de testes são
necessários. A certificação só será obtida
após satisfazer os critérios de aceitação
estabelecidos nos testes.
31
CURSO DE INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA DE SATÉLITES
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Células Solares espaciais
6 - Processos de qualificação
6.2 – Requisitos de qualificação para painéis solares dos satélites INPE
O INPE executa um plano de qualificação para o Gerador solar.
solar Estes testes visam
principalmente verificar possíveis problemas de fabricação (resistência de contatos,
isolamentos, alteração em características elétricas, mecânicas e outros.
Matriz de inspeção e testes para o Gerador solar dos satélites CBERS 3&4
CIC-N célula com conector frontal
CIC-P célula com conector traseiro
CIC NP célula
CIC-NP
él l c// ambos
b conectores
t
TCM – cupom de teste
MV – modelo de voo
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7.1 - Satélites Fabricados/em produção
SCD1 - 1993
SACI 1 - 1999
CBERS 1 - 1999
SCD 2A - 1997
SCD 2 - 1998
Células Solares espaciais
7 - Geradores solares dos
Satélites INPE
Sucesso
Falha
Em produção
AMAZONIA 1
LATTES
SACI 2 - 1999
CBERS 2 - 2003
SATEC - 2003
CBERS 2B - 2007
CBERS 3
33
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7.1.1 - SCD 1 – Células de Silício (15% efic.)
Células Solares espaciais
7 - Geradores solares dos
Satélites INPE
Célula Solar (SCA)
Cupom de Teste
L
Lançamento
t Fev/93
F /93
Células Solares fabricadas pela Spectrolab (USA)
Potência 110 W (BOL) – 2196 células
Configuração Orbital
34
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Células Solares espaciais
7 - Geradores solares dos
Satélites INPE
7.1.3 - SCD 2A – Células de Silício (15 % efic.)
Lançamento Nov/97 - Falha
Configuração Orbital
Células Solares fabricadas p
pela Spectrolab
p
((USA))
Potência 120 W (BOL) – 2196 células
Célula Solar (SCA)
Devido a falha na
ignição de um dos
propulsosres do
veículo lançador
(VLS) teve de ser
(VLS),
destruído após 65
segundos de voo
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Células Solares espaciais
7 - Geradores solares dos
Satélites INPE
7.1.2 - SCD 2 – Células de Silício (15% efic.)
L
Lançamento
t Out/98
O t/98
Células Solares fabricadas pela Spectrolab (USA)
Configuração Orbital
Potência 120 W (BOL) - 2196 células
Concepção Artística
Célula Solar (SCA)
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Células Solares espaciais
7 - Geradores solares dos
Satélites INPE
7.1.4 - SACI 1 – Células de Arseneto de Gálio (AsGa) (19% efic.)
Lançamento
ç
Out/99 - Falha
Células Solares fabricadas pela EEV Limited (Inglaterra)
Configuração Orbital
P tê i 150 W (BOL) - 732 células
Potência
él l (8 cm2)
E T
Em
Testes
t
Lançado
ç
jjunto com o CBERS1,, falhou ao entrar
em órbita
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Células Solares espaciais
7 - Geradores solares dos
Satélites INPE
7.1.5 - SACI 2 – Células de Arseneto de Gálio (AsGa) – (19% efic.)
Lançamento
ç
Dez/99 - Falha
Células Solares fabricadas pela EEV Limited (Inglaterra)
P tê i 150 W (BOL) – 732 células
Potência
él l (8 cm2)
Configuração Orbital
Devido a falha no sistema pirotécnico do 2° estágio
do veículo lancador (VLS), teve de ser destruído
Em Testes
38
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Células Solares espaciais
7 - Geradores solares dos
Satélites INPE
7.1.6 - CBERS 1 – Células de Silício – (13% efic.)
Lançamento Out/99
Configuração de Lançamento
Células Solares fabricadas pela SISP (China)
Potência 1100 W (BOL) - 14402 células (8 cm2)
Configuração
Co
gu ação Orbital
O b ta
39
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Células Solares espaciais
7 - Geradores solares dos
Satélites INPE
7.1.7 CBERS 2 – Células de Silício – (13% efic.)
Lançamento Out/03
Configuração de Lançamento
Células Solares fabricadas pela SISP (China)
Potência 1100 W (BOL) – 14402 células (8 cm2)
Em Testes
40
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Células Solares espaciais
7 - Geradores solares dos
Satélites INPE
7.1.8 CBERS 2B – Células de Silício – (13% efic.)
Configuração de Lançamento
Lançamento Set/07
Células Solares fabricadas pela SISP (China)
Potência 1100 W (BOL) – 14402 células (8 cm2)
Configuração Orbital
p
de Teste
Cupom
41
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Células Solares espaciais
7 - Geradores solares dos
Satélites INPE
7.1.9 CBERS 3&4 – Células Tripla Junção (InGaP/GaAs/Ge)
Lançamento 2012 (CBERS3) / 2014 (CBERS4)
(26% efic
efic.))
Célula Solar (SCA)
Células Solares fabricadas pela SISP (China)
Potência 2400 W (BOL) – 9162 células (12 cm2)
Configuração Orbital
Cupom
p
de Teste
42
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Células Solares espaciais
7 - Geradores solares dos
Satélites INPE
7.1.10 - SATEC – Células de Silício (13% efic.)
Configuração Orbital
Lançamento Ago/03 - Falha
Células Solares fabricadas pela SISP (China)
Potência 20 W (BOL) – 1200 células ( 8 cm2)
Em Testes
Foi destruído na plataforma de
lançamento, devido à explosão do
Veículo Lançador de Satélite, de 3
dias antes do lançamento
ç
43
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CSE-200-4
Células Solares espaciais
7 - Geradores solares dos
Satélites INPE
7.1.11 - Amazonia 1 – Células de Tripla junção (InGaP/GaAs/Ge)
((27% efic.))
Lançamento 2013 (previsão)
Modelo de Qualificação
Células Solares fabricadas pela EMCORE (USA)
Célula Solar (SCA)
Potência 1100 W (BOL)
1584 células (26,6 cm2)
Cupom de Teste
Concepção Artística
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Células Solares espaciais
7 - Geradores solares dos
Satélites INPE
7.1.12 - LATTES – Células de Tripla junção (InGaP/GaAs/Ge)
Lançamento 2017 (previsão)
Células Solares fabricadas pela CESI (Itália)
(27% efic.)
Concepção Artística
Potência 1100 W (BOL)
1584 células (26,6 cm2)
Cupom de Teste
Célula Solar (SCA)
45
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Células Solares espaciais
7 - Geradores solares dos
Satélites INPE
7.2 - Satélite INPE – Propostas
Síntese das missões p
propostas
p
para
p
o período
p
2011 - 2020
46
Fonte: Plano diretor INPE – 2011 - 2015
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Células Solares espaciais
7 - Geradores solares dos
Satélites INPE
Síntese das missões propostas para o período 2011 – 2020 (detalhamento)
47
Fonte: Plano diretor INPE – 2011 - 2015
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Células Solares espaciais
8 - Dados completos da
célula solar para projeto
8.1 – Parâmetros para projeto
Quando nos referimos à geradores solares para satélites
(de médio e grande portes), nos dias atuais, tratamos de
um complexo sistema com milhares de SCA´s
distribuídos em módulos. Os módulos são formados por
células colocadas em série para gerar a tensão
necessária e strings em paralelo para gerar correntes. Os
projeto deverá levar em conta a produção de energia nas
piores
i
condições
di õ
que o satélite
télit irá
i á enfrentar,
f
t
no fim
fi de
d
sua projetada vida. Portanto alguns parâmetros do
comportamento dos SCA´s deverão ser fornecidos para
os cálculos,
ál l
t i como:
tais
•
Parâmetros principais (Isc / Imp / Voc / Vmp) medidos
em laboratório ( 28°C, 1353 W/m2)
•
Variação c/ a radiação
•
V i ã c// a temperatura.
Variação
t
t
•
Eficiência
48
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Células Solares espaciais
8 - Dados completos da
célula solar para projeto
8.1.1 - Células de Silício Monocristalino (Si)
49
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Células Solares espaciais
8 - Dados completos da
célula solar para projeto
8.1.2 - Células de Arseneto de Gálio (GaAs/Ge)
50
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Células Solares espaciais
8 - Dados completos da
célula solar para projeto
8.1.3 - Células de Arseneto de Gálio (GaAs/GaAs)
51
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Células Solares espaciais
8 - Dados completos da
célula solar para projeto
8.1.4 - Células de Múltiplas Junções (GaInP/GaAs) (“Dual Junction”)
52
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Células Solares espaciais
8 - Dados completos da
célula solar para projeto
8.1.6 - Células de Múltiplas Junções (“Triple Junction”)
53
Células Solares espaciais
9 - Conclusão
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1 - Células solares são fontes de energia primárias fundamentais
para os satélites
2 - A tecnologia utilizada vai depender de alguns fatores como:
-
Massa disponível do painel solar
-
Potência necessária para a missão
-
Custo
-
Área disponível no painel
-
p de vida esperado
p
/confiabilidade ( efeito radiação)
ç )
Tempo
-
Capacidade de produzir painéis solares com as tecnologias
envolvidas
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