Forskare har upptäckt ett genombrott inom hållbar utveckling på månen. Genom att använda solceller tillverkade av simulerat månstoft skapas en lätt och strålningsresistent energikälla för framtida månfärder.
Forskare har nått ett stort genombrott inom hållbar utveckling på månen genom att skapa solceller av simulerat månstoft. Dessa lätta och strålningsresistenta celler utgör en lovande energikälla för framtida månfärder.
Detta genombrott för hållbar utveckling på månen kan minska behovet av att frakta skrymmande material från jorden. Forskningen, som publiceras i tidskriften Device, beskriver en ny metod som skulle kunna erbjuda en lättviktig energikälla.
Det nya tillvägagångssättet
Felix Lang, från Potsdams universitet, förklarar: ” Dagens rymdsolceller kan uppnå en verkningsgrad på 30-40%, men kostnaden är hög, både i ekonomiska termer och i termer av massa. Dessa celler är baserade på tungt glas eller tjock folie, och att få upp dem i omloppsbana innebär en avsevärd kostnad.”
Lang och hans team föreslår att de ska hämta sina material direkt från månen. På så sätt ersätts jordiskt glas med månglas, som utvinns ur månens regolit. Denna förändring skulle kunna minska massan på uppdragets nyttolast med upp till 99,4%. Det skulle också kunna minska transportkostnaderna med 99 procent och bana väg för en skalbar energiinfrastruktur på månens yta.
För att testa denna hypotes smälte forskarna en syntetisk version av månstoft för att skapa månglas. Detta material användes som grund för billiga solpaneler av perovskitkristaller med utmärkt förmåga att omvandla sol till elektricitet. Dessa paneler överträffade konventionella paneler när det gäller energiutbyte per gram, dvs. 100 gånger mer energi per viktenhet.
Lovande resultat
Lang säger: ”Om vi kan minska vikten med 99% behövs inte längre de 30% ultraeffektiva cellerna, utan vi behöver bara tillverka fler av dem på månen. Dessutom är våra prototyper mer motståndskraftiga mot strålning, till skillnad från konventionella celler som bryts ned med tiden. De nya solcellerna utsattes för strålningsnivåer som är jämförbara med de som finns i rymdmiljöer.
Resultaten är lovande. Standardglas blir mörkare när det utsätts för strålning, vilket påverkar ljusgenomsläpp och effektivitet. Lunar-glaset behåller sin prestanda; naturliga föroreningar ger det en brun nyans som motverkar blekning och stabiliserar materialet mot skador orsakade av strålning.
Tillverkningen av lunarglas var enkel och krävde inga komplicerade reningssteg. Den höga temperatur som krävs för fusionen uppnåddes genom att koncentrera solljuset, en resurs som det finns gott om på månen. Teamet uppnådde en verkningsgrad på 10% tack vare noggranna justeringar av glasets tjocklek och solcellens inre struktur. Ett mer transparent månglas skulle kunna öka verkningsgraden till 23%.
Å andra sidan innebär tillverkningen på månen vissa hinder. Den svaga gravitationen på månen kan påverka stelningen av smält regolit. Befintliga tillverkningstekniker för perovskit använder lösningsmedel som är svåra att avdunsta i vakuum. Extrema temperaturvariationer hotar materialets stabilitet. Forskarna planerar att genomföra en mindre demonstration på månen, där solcellerna kan testas under verkliga månförhållanden.
