Wetenschappers hebben een doorbraak ontdekt op het gebied van duurzaamheid op de maan. Door zonnecellen te gebruiken die gemaakt zijn van gesimuleerd maanstof ontstaat een lichtgewicht, stralingsbestendige energiebron voor toekomstige maanmissies.
Wetenschappers hebben een belangrijke doorbraak bereikt op het gebied van duurzaamheid op de maan door zonnecellen te maken van gesimuleerd maanstof. Deze lichtgewicht, stralingsbestendige cellen bieden een veelbelovende energiebron voor toekomstige maanmissies.
Deze doorbraak in duurzaamheid op de maan kan de noodzaak om omvangrijke materialen vanaf de aarde te transporteren verminderen. Het onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Device, beschrijft een nieuwe benadering die een lichtgewicht energiebron zou bieden.
De nieuwe aanpak
Felix Lang, van de Universiteit van Potsdam, legt uit: “ De huidige ruimtezonnecellen kunnen een efficiëntie van 30 tot 40% bereiken, maar hun kosten zijn hoog, zowel in financiële termen als in termen van massa. Deze cellen zijn gebaseerd op zwaar glas of dikke folie, en ze in een baan om de aarde krijgen brengt aanzienlijke kosten met zich mee.”
Lang en zijn team stellen voor om hun materialen rechtstreeks van de maan te betrekken. Op deze manier wordt aards glas vervangen door maanglas, dat afkomstig is van maangesteente. Deze verandering zou de massa van de lading van een missie met 99,4% kunnen verminderen. Het kan ook de transportkosten met 99% verlagen en de weg vrijmaken voor een schaalbare energie-infrastructuur op het maanoppervlak.
Om deze hypothese te testen, smolten onderzoekers een synthetische versie van maanstof tot maanglas. Dit materiaal werd gebruikt als basis voor perovskiet kristallen zonnepanelen, die goedkoop zijn en uitstekende mogelijkheden hebben om zonne-energie om te zetten in elektriciteit. Deze panelen presteerden beter dan conventionele panelen in termen van energieopbrengst per gram, d.w.z. 100 keer meer energie per ingezette eenheid van massa.
Veelbelovende resultaten
Volgens Lang, “als we het gewicht met 99% kunnen verminderen, zijn de 30% ultra-efficiënte cellen niet langer nodig; dan hoeven we er alleen maar meer te maken op de maan. Bovendien zijn onze prototypes beter bestand tegen straling, in tegenstelling tot conventionele cellen, die na verloop van tijd degraderen. De nieuwe zonnecellen werden blootgesteld aan stralingsniveaus die vergelijkbaar zijn met die in de ruimte.
De resultaten zijn veelbelovend. Standaardglas wordt donkerder bij blootstelling, wat de lichttransmissie en efficiëntie beïnvloedt. Maanglas behoudt zijn prestaties; natuurlijke onzuiverheden geven het een bruine tint die verbleking tegengaat en het materiaal stabiliseert tegen schade door straling.
De productie van maanglas was eenvoudig en vereiste geen complexe zuiveringsstappen. De hoge temperatuur die nodig is voor fusie werd bereikt door zonlicht te concentreren, een bron die overvloedig aanwezig is op de maan. Het team bereikte een efficiëntie van 10% dankzij nauwgezette aanpassingen aan de dikte van het glas en de interne structuur van de zonnecel. Een transparanter maanglas zou deze efficiëntie kunnen verhogen tot 23%.
Aan de andere kant brengt maanproductie bepaalde obstakels met zich mee. De zwakke zwaartekracht op de maan zou het stollen van gesmolten regoliet kunnen beïnvloeden. Bestaande perovskietproductietechnieken gebruiken oplosmiddelen die moeilijk in vacuüm kunnen verdampen. Extreme temperatuurschommelingen bedreigen de stabiliteit van het materiaal. De onderzoekers zijn van plan om een kleine demonstratie op de maan te lanceren, waar de zonnecellen onder echte maanomstandigheden kunnen worden getest.
