{"id":61607,"date":"2020-08-15T02:27:00","date_gmt":"2020-08-15T00:27:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=61607"},"modified":"2020-08-14T08:36:06","modified_gmt":"2020-08-14T06:36:06","slug":"neue-solarzellen-fuer-den-weltraum","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/neue-solarzellen-fuer-den-weltraum\/","title":{"rendered":"Neue Solarzellen f\u00fcr den Weltraum"},"content":{"rendered":"\n

Perowskit- und organische Solarzellen bew\u00e4hren sich auf Raketenflug im All<\/p>\n\n\n\n

Nahezu alle Satelliten beziehen ihren Strom aus Solarzellen. Doch die sind schwer. Herk\u00f6mmliche Hochleistungszellen liefern bis zu drei Watt pro Gramm. Perowskit- und organische Hybridzellen k\u00f6nnten bis zum Zehnfachen liefern. Erstmals hat nun ein Forschungsteam der Technischen Universit\u00e4t M\u00fcnchen (TUM) und des Deutschen Zentrums f\u00fcr Luft- und Raumfahrt (DLR) solche Zellen im Weltraum getestet.<\/p>\n\n\n\n

Perowskit- und organische Solarzellen sind vielversprechende Kandidaten f\u00fcr zuk\u00fcnftige Generationen von Solarzellen. In den letzten Jahren haben ihre Wirkungsgrade rasch zu den konventionellen Solarzellen auf Siliziumbasis aufgeschlossen.<\/p>\n\n\n\n

\u201eDie besten Perowskit-Solarzellen erreichen derzeit Wirkungsgrade von 25 Prozent\u201c, sagt Peter M\u00fcller-Buschbaum<\/a>, Professor f\u00fcr funktionelle Materialien im Physik-Department der TUM. \u201eSolche weniger als einen Mikrometer d\u00fcnnen Solarzellen, aufgebracht auf ultrad\u00fcnnen, flexiblen Kunststofffolien, sind extrem leicht. Daher k\u00f6nnen diese Zellen eine Energieausbeute von knapp 30 Watt pro Gramm erreichen.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Herstellung bei Raumtemperatur<\/h5>\n\n\n\n

Dies wird erst durch einen entscheidenden Vorteil der neuen Solarzellen m\u00f6glich: W\u00e4hrend die Herstellung von Silizium-Solarzellen sehr hohe Temperaturen und viele Prozessschritte erfordert, lassen sich Perowskit-Zellen und organische Halbleiter bei Raumtemperatur und aus einer L\u00f6sung heraus herstellen.<\/p>\n\n\n\n

\u201eDiese organischen L\u00f6sungen kann man sehr einfach verarbeiten\u201c, sagt Erstautor Lennart Reb. \u201eSo erschlie\u00dfen die Technologien neue Anwendungsfelder, in denen herk\u00f6mmliche Solarzellen einfach zu unhandlich oder zu schwer waren \u2013 und das reicht weit \u00fcber die Raumfahrttechnik hinaus.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Testflug ins Weltall<\/h5>\n\n\n\n

Auf einem Forschungsflug im Rahmen der Kampagne MAPHEUS 8 auf der European Space and Sounding Rocket Range im schwedischen Kiruna wurden je zwei verschiedene Typen von organischen und Perowskit-Solarzellen erstmals unter Weltraumbedingungen getestet. Die Rakete erreichte dabei eine H\u00f6he von knapp 240 Kilometern.<\/p>\n\n\n\n

\u201eMit unserem MAPHEUS-Programm haben wir die M\u00f6glichkeit, sehr z\u00fcgig Experimente in die Schwerelosigkeit zu bringen und so zu vielversprechenden Forschungsergebnissen zu kommen\u201c, sagt Professor Andreas Meyer, Koautor und Direktor des DLR-Instituts f\u00fcr Materialphysik im Weltraum. \u201eDieses Mal ging es besonders schnell: Von der ersten Idee bis zum Flug der Solarzellen w\u00e4hrend der MAPHEUS 8-Kampagne verstrich weniger als ein Jahr.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Energieerzeugung unter besonderen Bedingungen<\/h5>\n\n\n\n

\u201eDie elektrischen Messungen w\u00e4hrend des Fluges und die materialwissenschaftliche Auswertung nach Bergung der Rakete haben gezeigt, dass Perowskit- und organische Solarzellen ihr Potenzial hinsichtlich ihrer erwarteten Leistung in Umlaufbahnh\u00f6he erreichen k\u00f6nnen\u201c, sagt M\u00fcller-Buschbaum. \u201eDaher haben die Messungen einen hohen wissenschaftlichen Wert.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Auch unter diffusem Lichteinfall erzeugten die Solarzellen elektrische Energie. \u201eSonnenabgewandte Zellen die w\u00e4hrend des Fluges nur sp\u00e4rliche Beleuchtung ausschlie\u00dflich von der Erde erhielten, lieferten dennoch Strom\u201c, sagt Reb.<\/p>\n\n\n\n

Aufgrund ihrer sehr viel geringeren Schichtdicke k\u00f6nnten die neuen Solarzellen daher auch bei schwachen Lichtverh\u00e4ltnissen eingesetzt werden, beispielsweise f\u00fcr Missionen ins \u00e4u\u00dfere Sonnensystem, wo die Sonne f\u00fcr herk\u00f6mmliche Weltraumsolarzellen zu schwach wird.<\/p>\n\n\n\n

\u201eEs w\u00e4re nicht das erste Mal\u201c, so DLR-Materialwissenschaftler Andreas Meyer, „dass Innovationen sich zuerst als Weltraumtechnologien etablieren, bevor sie dann weltweit in anderen Bereichen angewendet werden. Ein Grund daf\u00fcr sind sicherlich die sehr hohen Anforderungen, die der Weltraum an alle technischen Komponenten stellt.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Publikationen:<\/h5>\n\n\n\n

Lennart K. Reb, Michael B\u00f6hmer, Benjamin Predeschly, Sebastian Grott, Christian L. Weindl, Goran I. Ivandekic, Renjun Guo, Christoph Drei\u00dfigacker, Roman Gernh\u00e4user, Andreas Meyer, and Peter M\u00fcller-Buschbaum: Perovskite and Organic Solar Cells on a Rocket Flight<\/a>. Joule (2020)<\/p>\n\n\n

Quelle<\/h5>\r\n\n\n\n

Technische Universit\u00e4t M\u00fcnchen 2020<\/a><\/p>\n

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