Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISEDie Europäische Weltraumorganisation (ESA) strebt an, eine langfristige Versorgung mit Solarzellen für den Weltraum innerhalb ihrer Mitgliedstaaten aufzubauen, um der wachsenden Nachfrage nach neuen Weltraumanwendungen gerecht zu werden. Das primäre Ziel von SPITERSOL-SPACE ist es, Möglichkeiten für den Aufbau einer kurzfristigen Lieferkette für Weltraum-Solarzellen auf Basis terrestrischer Technologie zu identifizieren. Wobei der Fokus auf kostengünstiger und hochvolumiger Fertigung liegt. Zusätzlich werden Modifikationen solcher Solarzellen für Weltraumanwendungen untersucht, wobei die Leistung am Ende der Lebensdauer und andere Parameter als Teil einer Technologie-Roadmap im Fokus stehen.
Übertrag terrestrischer Silizium-Solarzellentechnologie für PV-Generatoren in Weltraumanwendungen
SPITERSOL-SPACE
Maßgeschneiderte Solarzellen können auf der Pilotlinie des Fraunhofer ISE mit industriellen Werkzeugen verarbeitet werden.
Ausgangslage
Die Neue Raumfahrtwirtschaft (NSE) wächst rasant und neue Anwendungen werden durch gesunkene Kosten für Satellitenstarts ermöglicht. Erdbeobachtungsmissionen in niedriger Umlaufbahn sind nützliche Werkzeuge zur Unterstützung von Nachhaltigkeitszielen in den Bereichen Landwirtschaft, sauberes Wasser oder Klimaschutz.
Um mit der steigenden Nachfrage Schritt zu halten, müssen alle Teile der Wertschöpfungskette gesichert werden. In den letzten Jahren war das Angebot an Solarzellen auf Basis von Mehrfachsolarzellen begrenzt. Dadurch wurde das Interesse an der Verwendung kostengünstigerer, einfacherer Einfachsolarzellen aus Silizium, wie sie derzeit für terrestrische Anwendungen eingesetzt werden, geweckt.
Diese Zellen sind in größeren Stückzahlen verfügbar, aber nicht für Weltraumanwendungen optimiert, bei denen härtere Bedingungen als bei terrestrischen Anwendungen berücksichtigt werden müssen. Deshalb sind weiteree Forschungsarbeiten nötig, um das Potenzial einer Einbindung terrestrischer PV-Technologie vollständig zu bewerten.
Dank seiner langjährigen Erfahrung kann das Fraunhofer ISE Solarzellen eingehend analysieren und Kundenprodukte optimieren.
Ziel
Die Anpassung siliziumbasierter PV-Geräte für Weltraumanwendungen kann kurzfristige Versorgungsschwierigkeiten für Missionen in niedriger Erdumlaufbahn (LEO) lösen. Diese terrestrische Technologie muss jedoch an die Anforderungen im Weltraum angepasst werden. Dazu ist eine detaillierte Analyse der Degradationsmechanismen in LEO-Missionen erforderlich, die berücksichtigt werden muss, um die PV-Geräte entsprechend zu optimieren.
Lösung
Das Fraunhofer ISE wird Fertigungskapazitäten der Pilotlinie im PV-TEC nutzen, um Solarzellen auf Basis terrestrischer Technologie herzustellen und zu testen, die für den Weltraumeinsatz angepasst sind. Die Erkenntnisse aus diesen Arbeiten werden zusammengestellt und mit den konzeptionellen Arbeiten kombiniert, um Leitlinien für potenzielle Hersteller zu erstellen, die den schnellen Aufbau einer Lieferkette für ESA-Aktivitäten ermöglichen sollen.
Neben diesen Studien sucht das Fraunhofer ISE auch nach einer Einbindung von Interessengruppen, einschließlich der Endnutzer solcher Solarzellen, mit dem Schwerpunkt auf kurzen Missionen in niedriger Erdumlaufbahn (LEO).
Unser Schwerpunkt reicht vom Proof-of-Concept bis zum vollständigen Prototyping unter Einbeziehung aktueller Forschungs- und Entwicklungsergebnisse.