Satelliten machen unser Leben auf der Erde komfortabler und ermöglichen technologische Fortschritte. Doch diese künstlichen Raumkörper sind äußerst energiehungrig und werden fast ausnahmslos per Solarzellen mit Strom versorgt. Leider schädigt Weltraumstrahlung, die aus hochenergetischen Teilchen wie Elektronen und Protonen besteht, die fast ungeschützten Bauelemente. Dabei entstehen mikroskopisch kleine Defekte im perfekten Gitter des Solarzellen-Halbleiters, was langsam aber sicher die Solarzelle schwächt.
Mit meiner „Freigeist“-Juniorgruppe an der Professur „Physik und Optoelektronik weicher Materie“ entwickeln wir Solarzellen aus „flexiblen“ Perowskiten. Dabei handelt es sich um ein neues Halbleiter-Material, das sich, ganz im Gegensatz zu herkömmlichen Halbleitern wie Silizium oder Galliumarsenid, selbst reparieren kann. Nach Bestrahlung oder Beschädigung „heilen“ Gitter-Fehlstellen von selbst – dank eines flexiblen Gitters, in dem sich Ionen mit hoher Geschwindigkeit bewegen können. Damit erlauben sie (perspektivisch) stabile Weltraumsolarzellen.
Aber auch auf der Erde wären diese hocheffizienten Perowskit-Solarzellen praktisch. Im Tandem, das zwei Perowskite kombiniert, um wahlweise kurze oder lange Wellenlängen zu absorbieren, lässt sich das Sonnenlicht noch besser ausnutzen. Schon jetzt übertreffen wir die Effizienz herkömmlicher Silizium-Module mit einem Material, das sich selbst reparieren kann und gleichzeitig dünner, leichter sowie mit einem kleineren CO2-Fußabdruck herzustellen ist. Ideal, um komplett auf erneuerbare Energien umzusteigen!
In Zukunft könnten Solarzellen – gedruckt auf ultradünner Folie, im Weltraum auf große Fläche ausgerollt oder -gefaltet – Energie aus Sonnenlicht für unsere Astronauten auf der Internationalen Raumstation oder gar ganze Mond- oder Mars-Städte erzeugen. Der Einsatz der dünnen Perowskit-Solarzellen spart dabei Gewicht und Startkosten. Ja sogar Solarparks, die im Weltraum gewonnene Energie per Mikrowelle zur Erde „beamen“, rücken damit näher.
Dieser Text erschien im Universitätsmagazin Portal - Eins 2025 „Kinder“.