De Technische Universiteit München (TUM) en het Duitse Centrum voor Lucht- en Ruimtevaart (DLR) hebben als eersten een succesvolle vlucht uitgevoerd met een satelliet die zijn stroom haalt uit zonnecellen die niet zijn gebaseerd op silicium maar op perovskiet en zogenoemde polymeer- of organische zonnecellen.
De zonnecellen hebben volgens TUM en DLR verschillende voordelen: ze zijn lichter, leveren meer stroom op en zijn flexibeler. Naast de ruimtevaart zien ze in de toekomst ook tal van andere toepassingen op aarde.
De test vond plaats in het kader van het MAPHEUS 8-project op een raketbasis in het Zweedse Kiruna. De voor het onderzoek gebruikte raket bereikte een hoogte van bijna 240 kilometer, wat de onderzoekers in staat stelde metingen uit te voeren met twee verschillende soorten organische en perovskiete zonnecellen. “Met ons MAPHEUS-programma hebben we de mogelijkheid om heel snel experimenten te doen onder ruimtevaartomstandigheden”, aldus professor Andreas Meyer van het DLR-instituut in een persbericht.
Stabiliteit
Nadeel van perovskiete en organische cellen was tot nu toe altijd dat hun stroomopbrengst snel daalt naarmate ze ouder worden. Dat zou ze ongeschikt maken voor de meeste toepassingen en zeker satellieten omdat die jaren in de lucht moeten blijven.
Maar TUM-hoogleraar Peter Müller-Buschbaum zegt dat op dit gebied snel vorderingen worden geboekt. De beste perovskiete zonnecellen halen volgens hem momenteel een rendement van 25 procent, wat beter is dan siliciumcellen. Verder zijn de zonnecellen zo dun en licht dat ze als een soort coating kunnen worden aangebracht op de buitenkant van een satelliet. Juist voor de ruimtevaart, waar elke gram telt, is dat van belang. Volgens Müller-Buschbaum is er met een gewicht van één gram aan zonnecellen al een energieopbrengst mogelijk van 30 watt.
Kamertemperatuur
Een ander voordeel is dat de productie van perovskiete cellen op kamertemperatuur plaatsvindt, in tegenstelling tot siliciumcellen waar hoge temperaturen voor nodig zijn. Tenslotte hebben de perovskiete cellen om stroom op te wekken relatief weinig licht nodig. Voor lange reizen naar bijvoorbeeld Mars kan dat van grote waarde zijn.
Meyer ziet overigens veel meer toepassingsgebieden dan alleen voor satellieten of ruimtesondes. “Het zou niet de eerste keer zijn dat innovaties die eerst doorbreken in de ruimtevaart vervolgens wereldwijd op andere gebieden worden toegepast. Een belangrijke reden hiervoor zijn de zeer hoge eisen die de ruimtevaart stelt aan alle technische componenten.”
De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het blad Joule onder de titel Perovskite and Organic Solar Cells on a Rocket Flight.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
