May 17, 2023 | Ciencia y Tecnología

Tecnología made in Argentina, por primera vez fabrican celdas solares espaciales 

Investigadores del Departamento de Energía Solar de la CNEA desarrollaron la primera celda solar nacional de uso espacial con superconductores III-IV en las instalaciones del Centro Atómico Constituyentes (CAC).
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El Departamento de Energía Solar fabrica paneles solares para satélites espaciales. Por primera vez desarrollaron los primeros prototipos de celdas, ya que hasta ahora utilizan celdas comerciales. Crédito: Dr. Hernán Socolovsky.

Por primera vez, desarrollaron una celda solar nacional con superconductores III-IV en las instalaciones del Centro Atómico Constituyentes (CAC), logrando un hito más en la historia científica del país. Si bien el Departamento de Energía Solar (DES) de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) fabrica paneles solares de uso espacial desde 1985, siempre utilizaron celdas comerciales. 

Los satélites artificiales dependen de paneles solares en el espacio para generar energía eléctrica y poder funcionar. Estos paneles tienen que cumplir con ciertas características, como ser estables en el tiempo y resistir la radiación, ya que deben durar toda la misión. En Argentina, la CNEA es la única encargada de fabricarlos, a lo que ahora suma también la confección de las celdas que los conforman, que miden apenas un centímetro cuadrado.

Hasta el momento, el Departamento de Energía Solar fabricó los paneles solares de los satélites SAC-A, Aquarius-SAC D y SAOCOM 1A y 1B, lanzados entre 1998 y 2020. También los del SABIA-Mar 1, que será puesto en órbita en 2024. Para todos ellos utilizaron celdas comerciales. Por eso, con esta innovación se pretende que puedan autoabastecerse de sus propias celdas para los paneles con los que ofrece apoyo a las misiones de la Comisión Nacional de Actividades Espaciales.

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La primera celda solar nacional de uso espacial con superconductores III-IV ya pasó diferentes pruebas de resistencia y funcionalidad. Su importancia radica en que podrán autoabastecerse sin necesidad de recurrir a celdas comerciales para los paneles solares de los próximos satélites. Crédito: argentina.gob

El desarrollo de celdas solares

En el ámbito de investigación y desarrollo, en el país se estudian celdas solares de distintos materiales. La física Marcela Barrera lo explicó a través de una divulgación científica. En el DES “se estudian y fabrican desde hace tiempo celdas solares de silicio y se han investigado también otros materiales. Para las misiones satelitales argentinas se compran las celdas y luego se integran pegando un vidrio frontal protector y soldando los interconectores que conectan eléctricamente los dispositivos entre sí para formar el panel”, contó. También es investigadora del Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (CNEACONICET).

“Ahora el gran avance es que logramos fabricar íntegramente en la CNEA nuestras propias celdas espaciales con un semiconductor III-V, como el arseniuro de galio”, agregó. Este desarrollo forma parte de la tesis “Elaboración, caracterización, simulación numérica y ensayo de celdas solares basadas en semiconductores III-V”, del doctorando Simón Saint André (Doctorado en Ciencia y Tecnología – mención Física del Instituto Sábato).

Como su nombre lo indica, las celdas solares generan electricidad a partir de la luz del sol y pueden tener usos terrestres o espaciales. “Para las espaciales deben cumplir requisitos como la alta eficiencia, para proveer potencia a todos los instrumentos del satélite donde están instaladas, y resistencia al daño por radiación, dado que en el ambiente espacial hay partículas cargadas que pueden dañarlas. Además, no deben degradarse por otros factores y tienen que ser estables en el tiempo”, detalló Barrera.

“La fabricación de estas celdas basadas en semiconductores III-V es muy compleja. En nuestro país, el único equipo operativo para hacerlo es el que posee el Grupo de Dispositivos y Sensores del Centro Atómico Bariloche, a cargo de Hernán Pastoriza. Leandro Tosi, Leonardo Salazar y Ayelén Prado han colaborado en la fabricación de los dispositivos, partiendo de la oblea semiconductora. La fabricación del depósito de los contactos eléctricos fue realizada en la Sala Limpia del Centro Atómico Constituyentes, con colaboración de miembros del Departamento de Micro y Nano Tecnología”, amplió la física.

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La única fuente de energía que tiene un satélite en el espacio es el sol. El subsistema de potencia cuenta además con una batería que almacena energía para usarla cuando el satélite pasa por detrás de la sombra que proyecta la tierra. Crédito: Ibero.

Paneles solares de la CNEA al espacio

A partir de un acuerdo de cooperación firmado con la CONAE en 1995, en el Departamento de Energía Solar de la CNEA se realiza la integración eléctrica de los paneles solares que se usan en las misiones espaciales argentinas. El laboratorio consta de una sala limpia de 180 m2, libre de polvo y con temperatura y humedad de ambiente controladas. Cuenta con un sistema de provisión de gases especiales, como nitrógeno de alta pureza; líneas de vacío, aire comprimido, agua para refrigeración de los sistemas. También posee dos simuladores solares (soles artificiales) para la medición de celdas y paneles en condiciones terrestres y espaciales.

https://twitter.com/CNEA_Arg/status/1658527395937243136

El primer satélite experimental argentino en contar con un panel solar desarrollado por CNEA fue el SAC-A, lanzado por la NASA el 4 de diciembre de 1998 y que estuvo activo 8 meses. Después sumó el Aquarius/SAC-D, un satélite puesto en órbita el 10 de junio de 2011 para medir la salinidad del mar. Su misión duró cuatro años. Luego le siguieron los satélites de observación terrestre argentinos SAOCOM, puestos en órbita entre 2018 y 2020. Con varias funciones se encargan, por ejemplo, de medir la humedad del suelo, detectar derrames de hidrocarburos en el mar y monitorear cuando se producen inundaciones.

Los paneles solares más recientemente desarrollados son para el SABIA-Mar 1. Este Satélite de Aplicaciones Basadas en la Información Ambiental del Mar se lanzará en 2024 para estudiar el mar y las costas. 

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