TU Berlin entwickelt Solarzellen aus Mondstaub

Die Raumfahrt ist eng mit den Anfängen der Photovoltaik verbunden. Im Weltraum war die autarke Energieversorgung so wichtig, dass die damals noch sehr hohen Kosten der Solarenergie keine Rolle spielten. Nun sollen Solarzellen für eine künftige Mondbasis direkt aus Mondstaub (Mondregolith) hergestellt werden. Eine solche Mondbasis könnte Ausgangspunkt für weitere Weltraumforschung werden, auch für Missionen zum Mars.

Das Forschungsprojekt trägt den Titel „SoMo – Ein innovatives Herstellungsverfahren für Solarzellen aus Mond-Regolith“. Es ist ein Verbundvorhaben des Fachgebiets Raumfahrttechnik der TU Berlin und der JPM Silicon. Das Geld kommt über die Deutsche Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), und zwar aus dem Topf des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz. Thomas Driebe von der Deutschen Raumfahrtagentur sieht in dem Projekt eine „eine hervorragende Schnittmenge zwischen Weltraumforschung und dem weiteren Ausbau der terrestrischen Photovoltaik“.

Die Begründung der Produktion der Solarzellen aus Mondstaub klingt ähnlich wie auf der Erde: Der Einsatz lokaler Ressourcen spart Kosten und Emissionen beim Transport. „In Situ Resource Utilization“, kurz ISRU, heißt das Schlüsselwort. Mondregolith und Sonnenlicht sind praktisch die einzigen verfügbaren Materialien. Aus diesen wollen die Forschenden nicht nur Strom, sondern auch Bauprodukte, Wasser und Sauerstoff gewinnen. Der Unterschied zum irdischen Transport ist: Mit rund einer Million Euro pro Kilogramm ist der Transport von der Erde zum Mond so teuer, dass man sich weitere Anreize für die lokale Produktion sparen kann.

„Mondstaub“ muss auf der Erde hergestellt werden

Die Forschungsarbeiten sind allerdings ebenfalls aufwändig, denn Mond-Regolith gibt es auf der Erde kaum. Die Arbeitsgruppe der TU Berlin nutzt daher verschiedene Ersatzstoffe. Es handelt sich um eigens hergestellte Pulver, deren Eigenschaften Bodenproben aus dem Apollo-Programm nachempfunden sind. Indem sie diese Simulate bei Temperaturen von mehr als 1.500 °C schmelzen, stellen die Forschenden ein Glassubstrat her, das sie anschließend formen und nachbearbeiten. Der Projektpartner JPM Silicon erzeugt dann aus dem Glassubstrat eine Siliziumschicht. Das Endprodukt ist eine Silizium-Solarzelle auf einer Pufferschicht aus Aluminiumoxid. Damit seien die ersten Schritte in Richtung einer nachhaltigen Produktion voll funktionsfähiger Solarzellen auf dem Mond getan. „Ziel des Projekts ist es, eine möglichst autarke Energieversorgung für Explorationsprojekte auf dem Mond zu gewährleisten und gleichzeitig einen angemessenen Wirkungsgrad der Solarzelle zu erzielen“, sagt Projektleiter Juan Carlos Ginés Palomares.

Auch wenn die meisten Solarzellen mittlerweile auf der Erde eingesetzt werden, bietet die Raumfahrt weiter Anreize für die Enwicklung hocheffizienter Technologien – zum Beispiel besonders platzsparende Batterien.

Quelle: TU Berlin | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH