3D-texturierte Solarzellen werden getestet
(Bildnachweis: NASA)
Eine experimentelle 3D-texturierte Solarzelle soll an der Außenseite der Internationalen Raumstation (ISS) verschraubt werden, wo sie im Rahmen eines harten Leistungstests täglich 16 „Sonnenaufgänge“ erleben wird.
Ein Vorschlag von W. Jud Ready, Professor für Materialwissenschaften an der Georgia Tech, zur Untersuchung der Leistung seiner „3D“-texturierten Solarzelle im Weltraum, wurde kürzlich vom Center for the Advancement of Science in Space (CASIS) angenommen Organisation, die die Forschung an Bord der ISS verwaltet. Seine Solarzelle aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die mit einem experimentellen lichtabsorbierenden Material beschichtet sind, wird per Anhalter in die ISS irgendwann nächstes Jahr.
'Es wird auf dem platziert, was sie beschönigend die hintere Veranda des japanischen Experimentmoduls nennen ... Es wird buchstäblich in einen USB-Port eingesteckt', sagte Ready.
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Die ISS dient seit Jahren als umlaufendes Labor für Wissenschaftler, Akademiker und sogar Schulkinder, aber typischerweise werden die Experimente innerhalb der Raumstation durchgeführt. Die Installation der Sonnenkollektoren wird eines der ersten Experimente sein, das außerhalb der Raumstation auf der externen Plattform Nanoracks stattfindet.
Da die ISS alle eineinhalb Stunden die Erde umkreist, werden die Panels von Sonnenlicht aus allen Richtungen getroffen, was Ready und dem Team die Möglichkeit gibt, mehrere Konfigurationen sehr schnell zu testen.
'Wenn Sie alle möglichen Konfigurationen auf der Erde durchgehen würden, wäre das eine große Herausforderung', sagte Ready.
Das Team testet die mit einem Kupfer-Zink-Zinn-Schwefel-Gemisch beschichteten Zellen auf optimale Größe und Abstand der winzigen 3D-Bumps.
Die 3D-Dünnschichtsolarzellen von Ready wurden auf der Erde getestet und es wurde festgestellt, dass sie flache/untexturierte Dünnschichtzellen derselben Zusammensetzung übertreffen. Wegen der 3D-Struktur (die aussieht wie Millionen winziger Wolkenkratzer bei Betrachtung unter einem Mikroskop), wenn Licht auf die Zelle trifft, prallt es tiefer in die Struktur und wird gefangen, anstatt weg reflektiert zu werden.
In einer flachen Zelle – besonders früh und spät am Tag, wenn die Sonne schief steht – „ leidet die Leistung wirklich“, sagte Ready.
Auf der anderen Seite verbessert sich die Leistung der 3D-Solarzelle bei Sonnenuntergang sogar, da das Licht in einem schärferen Winkel auf sie trifft.
Ready sagte, er schätzt, dass die Paneele im Weltraum nur wenige Monate halten werden, da sie wilden und schnellen Temperaturschwankungen ausgesetzt sein werden – 121 Grad Celsius auf der Sonnenseite bis minus 157 Grad Celsius auf der Sonnenseite dunkle Seite 45 Minuten später – und sind durch Mikrometeoriteneinschläge und atomaren Sauerstoffangriff gefährdet.
Trotzdem hofft Ready, dass die Solarzellen länger im Weltraum bleiben. 'In meinem Vorschlag', sagte er, 'habe ich gesagt, ich soll sie dort oben lassen, bis sie alle versagen.'
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