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Produktion von Solarzellen auf Mondglas
Redaktion
/ Pressemitteilung der Universität Potsdam
astronews.com
4. April 2025
Material in den Weltraum und zum Mond zu bringen, ist sehr teuer. Da liegt es
nahe, die vor Ort vorhandenen Ressourcen zu nutzen. Zu diesem Zweck kombinierte
ein Forschungsteam aus Potsdam und Berlin Mondregolith mit
ultradünnem Perowskit, um effiziente Mond-Solarzellen herzustellen. Der
hybride Ansatz könnte eine einfache, skalierbare Fertigung von Solarzellen auf
dem Mond ermöglichen.
Produktion von Solarzellen auf dem Mond
(künstlerische Darstellung).
Bild: Universität
Potsdam / Sercan Özen [Großansicht] |
Zukünftige Mondsiedlungen werden viel Energie benötigen. Da der Mond keine
Atmosphäre besitzt, ist die Sonne eine ideale Energiequelle für die Erzeugung
von Strom aus Photovoltaik. In einer jetzt vorgestellten Studie erforschten
Julian Mauricio Cuervo Ortiz von der Universität Potsdam und Juan Carlos Ginés
Palomares von der TU Berlin mit Kolleginnen und Kollegen Mond-Solarzellen auf
Perowskit-Basis, die Regolith – ein reichlich vorhandener Rohstoff auf dem Mond
– als Träger der photoaktiven Schichten verwenden. Damit müssen bis zu 99
Prozent des Gewichts der Materialien, die zur Erzeugung von Solarzellen auf dem
Mond erforderlich sind, nicht mehr dorthin transportiert werden.
"Das Highlight unserer Studie ist, dass wir das benötigte Glas für unsere
Solarzellen direkt und ohne Aufbereitungsprozesse aus dem Mondregolith gewinnen
können", sagt der Projektverantwortliche Felix Lang, der am Institut für Physik
und Astronomie eine von der VW-Stiftung geförderte Freigeist-Nachwuchsgruppe
leitet. "Außerdem ist das Verfahren skalierbar, um die Solarzellen mit wenig
Ausrüstung und sehr geringem Energieeinsatz zu produzieren", ergänzt er.
Das neuartige Halbleitermaterial Perowskit hat den Vorteil, dass es aus einer
Lösung gewonnen werden kann, formbar sowie besonders resistent gegenüber
Strahlung, Licht- und Temperaturschwankungen ist, was auf der Mondoberfläche
eine große Rolle spielt. Mondregolith ist ein Lockermaterial aus zerbrochenem
Gestein bis hin zu feinem Staub, das den kompletten Mond bedeckt und über
Milliarden von Jahren durch Meteoriteneinschläge gebildet wurde. Es besteht
hauptsächlich aus SiO2, Al2O3 und CaO mit
geringen Anteilen an Metalloxiden.
Basierend auf der Zusammensetzung von echten Mondproben der Apollo-Missionen
wurde an der TU Berlin ein Regolith-Simulationspulver hergestellt. Schmilzt man
es auf, so lässt sich daraus Glas herstellen. Da der Regolith je nach Mondregion
unterschiedlich zusammengesetzt ist, kann das Glas heller oder dunkler gefärbt
sein. Dementsprechend ist es mehr oder weniger durchlässig für Sonnenlicht. Die
von den Forschenden getesteten Solarzellen haben einen geschichteten Aufbau,
wobei die Substrat- und Deckschicht aus Mondglas besteht und die
dazwischenliegende Schicht aus Perowskit.
"Diese Solarzellen benötigen nur 500 bis 800 Nanometer dünne
Halbleiterschichten, somit könnte man mit einem Kilogramm Perowskit-Rohmaterial
von der Erde 400 Quadratmeter Solarzellen auf dem Mond herstellen", fasst Lang
zusammen. Dennoch war die Entwicklung der ersten Mond-Perowskit-Solarzelle
schwierig: "Am Anfang war es unklar, ob wir diese in ausreichender Qualität auf
unreinem Regolith-Mondglas herstellen können", sagt er und hebt die erstaunliche
Stabilität der hergestellten Solarzellen gegenüber Weltraumstrahlung hervor –
eine wesentliche Voraussetzung für eine stabile Energieversorgung auf dem Mond.
Über ihre Untersuchung berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der
Zeitschrift Device erschienen ist.
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