Onderzoek naar lichtere en betere zonnecellen voor de ruimte levert veelbelovende resultaten op

De bekende, robuuste en relatief lichte zonnecel op basis van silicium is eenvoudigweg niet geschikt voor gebruik in de ruimte. De constante blootstelling aan protonen onderbreekt de stroom van elektronen, waardoor het rendement snel afneemt.

Op aarde dragen deze protonen minder energie en straling met zich mee, waardoor ze in principe onschadelijk zijn en geen probleem vormen voor zonnepanelen. Het magnetische veld en onze atmosfeer onderscheppen deze protonen immers. En als ze dat niet doen, kunnen we genieten van prachtige aurora's die ook wel poollicht, noorderlicht en zuiderlicht worden genoemd.

Maar waarom protonen? Dit zijn waterstofkernen, het hoofdbestanddeel van de zon. Zonder hun elektronen zijn het gewoon protonen.

De huidige standaard voor het voeden van satellieten en het ISS bestaat uit indium en gallium. Zulke zonnecellen zijn extreem robuust, maar ook zwaar, inflexibel en duur. Dit is precies het tegenovergestelde van wat u in een lanceervoertuig voor een nieuwe satelliet wilt stoppen.

Onderzoekers van de Universiteit van Michigan hebben experimenten uitgevoerd die drie jaar blootstelling aan protonenstraling simuleren. In deze tests bleken organische zonnecellen op basis van koolwaterstofketens opmerkelijk robuust te zijn. Robuustheid is echter niet de enige factor waarmee rekening moet worden gehouden.

Voor hun hoge betrouwbaarheid zijn korte alkylketens nodig. Bij langere alkylketens met vier of meer koolstofatomen verdringen de protonen en hun zonnestraling individuele waterstofatomen en vormen ze geladen H2 moleculen.

Aangezien deze langere moleculen efficiënter zijn, heeft verder onderzoek aangetoond dat organische zonnecellen thermisch hersteld kunnen worden. Aangezien de vereiste temperaturen van 370 Kelvin of bijna 100 graden Celsius in zonlicht bereikt kunnen worden, zou het gebruik van deze technologie in de ruimte mogelijk zijn. Dit gezegd hebbende, brengt deze aanpak wel meer onderhoud met zich mee.

In principe zien de onderzoekers potentieel in beide methoden van energieopwekking. Aangezien het aantal satellieten voor communicatie en observatie zal blijven toenemen en er nieuwe bemande missies gepland zijn, zou vooruitgang op dit gebied zeer voordelig kunnen zijn. Op de lange termijn zou deze technologie ook zijn weg kunnen vinden naar gewone zonnepanelen op uw dak.