Hopp ned til navigasjon Hopp ned til innhold
Ultratynne, bøyelige og svært effektive solceller kan gjøre romfartøy lettere og billigere. Foto: ESA/SJM Photography
ESA/SJM Photography

Tynnere, lettere og mer effektive solceller fra rommet

ESA støtter utviklingen av nye solceller. Det kan gi mer effektiv solkraft på jorda.

Alle romsonder og satellitter trenger strøm til å forske, navigere og kommunisere med jorda. Kilden til denne strømmen er solcellepaneler som får lys fra sola.

Kongsberg Defence & Aerospace har levert mekanismen som sørger for at solcellepanelene kan snu seg etter sola til flere av ESAs romsonder. Disse finnes nå over hele solsystemet.

Hvordan den norske bedriften har klart dette kan du lese mer om her.

Bruker mindre av sjeldent og dyrt grunnstoff

En romsonde eller satellitt trenger gjerne så mange som 10 000 solceller.

Solceller som skal brukes på jorda lages oftest på et underlag av silisium. Solceller som skal brukes i rommet, derimot, trenger et underlag som har en helt regelmessing og perfekt gitterstruktur for å bli så effektive som mulig. Det har grunnstoffet germanium (Ge).

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<section xmlns="http://docbook.org/ns/docbook" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:ezxhtml="http://ez.no/xmlns/ezpublish/docbook/xhtml" xmlns:ezcustom="http://ez.no/xmlns/ezpublish/docbook/custom" version="5.0-variant ezpublish-1.0"><para>Juice med Jupiter (i bakgrunnen) og månene Ganymedes (i forgrunnen), Io (til venstre), Europa (midten) og Callisto (til høyre). Ikke i rett skala. Grafikk: ESA/ATG medialab/NASA/J. Nichols/JPL/University of Arizona/DLR</para></section>

Juice med Jupiter (i bakgrunnen) og månene Ganymedes (i forgrunnen), Io (til venstre), Europa (midten) og Callisto (til høyre). Ikke i rett skala. Grafikk: ESA/ATG medialab/NASA/J. Nichols/JPL/University of Arizona/DLR

Men germanium er både sjeldent og dyrt. Så dyrt at det utgjør cirka 30 prosent av hva det koster å lage en solcelle som skal til rommet.

Nå har et prosjekt støttet av ESAs General Support Technology Programme (GSTP) undersøkt hvordan det går an å redusere og gjenbruke germanium i produksjonen av solceller.

Kan lage flere enn før

Vanligvis er underlaget av germanium som brukes til å lage solceller for rommet cirka 150 mikrometer tykt (0,15 millimeter).

Men ved å lage et hulrom på bare 0,001 millimeter under germaniumet, kan alt over fjernes når solcellen er ferdig. Dermed er laget av germanium som blir sittende fast på solcellen bare 10 mikrometer tykt.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<section xmlns="http://docbook.org/ns/docbook" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:ezxhtml="http://ez.no/xmlns/ezpublish/docbook/xhtml" xmlns:ezcustom="http://ez.no/xmlns/ezpublish/docbook/custom" version="5.0-variant ezpublish-1.0"><para>Ny type solceller som krever mindre germanium kan gi billigere romfartøy og mer effektiv solkraft på jorda. Foto: ESA/Umcore</para></section>

Ny type solceller som krever mindre germanium kan gi billigere romfartøy og mer effektiv solkraft på jorda. Foto: ESA/Umcore

For hver gang forsvinner bare 2 mikrometer av germaniumet. Dermed er det meste av germanium-underlaget intakt og kan brukes om igjen for å lage flere solceller.

Slik går det mindre av germanium per solcelle, noe som reduserer prisen sterkt. Det igjen vil gjøre kostnadene for romfartøyet som skal bruke disse solcellene mindre.

Nå skal fortsettelsen av prosjektet modifisere og forbedre den nye prosessen.

Solceller tynnere enn et hår

En annen måte å gjøre prisen på en romsonde eller satellitt lavere, er å gjøre romfartøyet lettere. Derfor har ESA støttet utviklingen av ekstremt tynne og bøyelige solceller.

Prototypen på denne solcellen er bare 0,02 millimeter tykk. Det er tynnere enn et menneskehår.

Også disse solcellene ble skrellet av underlaget av germanium som de ble fremstilt på, slik at det dyrebare germaniumet kan brukes til å lage flere solceller.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<section xmlns="http://docbook.org/ns/docbook" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:ezxhtml="http://ez.no/xmlns/ezpublish/docbook/xhtml" xmlns:ezcustom="http://ez.no/xmlns/ezpublish/docbook/custom" version="5.0-variant ezpublish-1.0"><para>Lothar Gerlach, sjefen for solcelleavdelingen ved ESA, undersøker solceller som har vært lenge i rommet. Foto: ESA</para></section>

Lothar Gerlach, sjefen for solcelleavdelingen ved ESA, undersøker solceller som har vært lenge i rommet. Foto: ESA

Solceller med både tre og fire lag av ulike materialer ble dannet ved hjelp av denne teknikken. Dermed kan disse solcellene bruke alle de ulike bølgelengdene som sollyset består av til å lage strøm.

Dette gjøre solcellene enda mer effektive, også etter lang tids bruk i rommet, noe som er svært viktig for romsonder og satellitter. Mer effektive solceller kan gjøre solkraft mer brukt i ulike sammenhenger på jorda.

Norsk Romsenter og ESA støtter teknologiutvikling i Norge

Disse ekstremt tynne og bøyelige solcellene kan bli brukt på satellitter og andre romfartøy, og også på såkalte pseudosatellitter. Dette er ubemannete luftfartøy eller ballonger som går høyt i atmosfæren og kan utføre mange av de samme oppgavene som satellitter gjør i dag.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<section xmlns="http://docbook.org/ns/docbook" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:ezxhtml="http://ez.no/xmlns/ezpublish/docbook/xhtml" xmlns:ezcustom="http://ez.no/xmlns/ezpublish/docbook/custom" version="5.0-variant ezpublish-1.0"><para>Det elektriske og selvstyrte luftskipet Stratobus skal gå i 20 km høyde for å forske på miljø og klima, overvåke land eller hav, eller sørge for internett eller mobilkommunikasjon. Luftskipet er en mellomting mellom en satellitt og en drone. Grafikk: Thales Alenia Space</para></section>

Det elektriske og selvstyrte luftskipet Stratobus skal gå i 20 km høyde for å forske på miljø og klima, overvåke land eller hav, eller sørge for internett eller mobilkommunikasjon. Luftskipet er en mellomting mellom en satellitt og en drone. Grafikk: Thales Alenia Space

De to prosjektene som laget ultratynne og bøyelige solceller ble støttet av ESAs Technology Development Element som utforsker nye teknologier til bruk i rommet.

Har du en god idé som kan brukes i rommet, eller som skal bruke romteknologi i nye produkter og tjenester? Norsk Romsenter gir hjelp og veiledning til både de norske teknologiprogrammene og ESAs utviklingsprogrammer. Les mer her.