Angesichts des steigenden Energiebedarfs und des technologischen Fortschritts ist es offensichtlich, dass Solarmodule verbessert werden müssen. Zukünftige Solarmodule müssen hohen Temperaturen und starker Strahlung standhalten. Sie müssen mehr Strom erzeugen und gleichzeitig bezahlbar bleiben. Ihre Langlebigkeit im Weltraum ist entscheidend, da der Austausch von Modulen im Orbit kostspielig ist. Um diese Anforderungen zu erfüllen, startete das Zentrum für Solarenergieforschung der Universität Swansea vor sechs Jahren ein Experiment. Das CubeSat-Experiment hat genau das erreicht! Es hat die Technologie für Solarparks im Weltraum neu definiert, die mehr Strom erzeugen und möglicherweise auch länger halten können als bisherige Technologien.
In letzter Zeit hat die Nutzung großangelegter Weltraumsysteme deutlich zugenommen. Grund dafür ist der gestiegene Bedarf an besseren Kommunikationsnetzen, mehr Satelliten und komplexeren Weltraummissionen. Dies erfordert den Bau größerer und komplexerer Strukturen im Weltraum . Das Problem: Mit zunehmender Größe der Weltraumsysteme steigt auch der Energiebedarf, den die derzeitige Solartechnologie nicht decken kann. Forscher arbeiten daher intensiv an der Entwicklung neuer Energietechnologien für großangelegte Weltraumsysteme.
Da Weltraummissionen immer ambitionierter und anspruchsvoller werden, treten die Grenzen herkömmlicher, für Weltraumanwendungen konzipierter Solarzellen zunehmend deutlich zutage. Zwar können diese Paneele Sonnenlicht effizient in Strom umwandeln, doch ihre Bauweise und die begrenzte Oberfläche stellen erhebliche Einschränkungen dar. Daher ist die dringende Entwicklung von Energielösungen erforderlich, die sowohl energieeffizient als auch an die Gegebenheiten des Weltraums anpassbar sind.
Dem Zentrum für Solarenergieforschung der Universität Swansea ist ein bemerkenswerter Durchbruch gelungen . Die Forscher haben eine fortschrittliche Solarzellentechnologie entwickelt, die die Leistungsfähigkeit bestehender, für den Weltraum geeigneter Technologien übertrifft. Darüber hinaus führten sie eine sechsjährige Studie durch , um die außergewöhnliche Leistung dieser Solarzellen im Weltraum zu untersuchen.
Cadmiumtellurid-Solarzellen bestehen aus dünnen Schichten verschiedener Halbleitermaterialien. Diese Schichten wurden auf ein spezielles Deckglas aus cerdotiertem Aluminosilikat aufgebracht. Dank dieses Designs kann das Team die Solarzellen kostengünstig herstellen, und vor allem erzeugen diese Zellen mehr Leistung als bisherige Technologien.
Die Eigenschaften dieses neuen Systems machen es ideal für die Herstellung großflächiger Paneele, die riesige Gebiete abdecken können. Dadurch wird sichergestellt, dass Weltraumsysteme Zugang zu reichlich Energieressourcen haben. Das Team installierte 2016 Solarpaneele auf einem CubeSat und brachte diesen in eine sonnensynchrone Umlaufbahn. Über sechs Jahre hinweg sammelten und analysierten sie Daten aus 30,000 Umlaufbahnen. Die Paneele funktionieren weiterhin und haben sich im Weltraum nicht verschlechtert.
Wissenschaftler der University of Surrey arbeiteten mit der algerischen Raumfahrtagentur (ASAL) zusammen, um im Surrey Space Center einen Satelliten zu entwerfen und zu bauen. Der Satellit wurde mit Hochleistungsinstrumenten ausgestattet, um seine Leistung im Orbit zu messen.
Professor Craig Underwood , emeritierter Professor für Raumfahrzeugtechnik am Surrey Space Centre der Universität Surrey, sagte: „Wir freuen uns sehr, dass eine auf ein Jahr ausgelegte Mission nach sechs Jahren immer noch funktioniert. Diese detaillierten Daten belegen die Strahlungsresistenz der Paneele und die Beständigkeit ihrer Dünnschichtstruktur unter den rauen thermischen und Vakuumbedingungen des Weltraums.“
„Diese Solarzellentechnologie mit extrem geringer Masse könnte zur Entwicklung großer, kostengünstiger Solarkraftwerke im Weltraum führen und saubere Energie zurück zur Erde bringen – und jetzt haben wir den ersten Beweis dafür, dass die Technologie im Orbit zuverlässig funktioniert“, fügte Professor Craig hinzu.
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Dr. Dan Lamb von der Universität Swansea sagte: „Der erfolgreiche Flugtest dieser neuartigen Dünnschicht-Solarzellen-Nutzlast hat Finanzierungsmöglichkeiten eröffnet, um diese Technologie weiterzuentwickeln.“
Dr. Dan fügte außerdem hinzu: „Großflächige Solaranlagen für Weltraumanwendungen sind ein schnell wachsender Markt, und Demonstrationen wie diese tragen dazu bei, den Weltklasse-Ruf Großbritanniens im Bereich der Weltraumtechnologie weiter auszubauen.“
Das Cube-Satellitenexperiment definiert die Technologie für Solarparks im Weltraum neu. Nach sechs Jahren ließ die Effizienz der Module nach und die Stromproduktion sank. Das Team plant, dies künftig zu verbessern. Aufgrund der aktuellen Ergebnisse ist man jedoch weiterhin davon überzeugt, dass die Technologie kommerziell rentabel sein wird.
