ROCHESTER / LONDON (IT BOLTWISE) – Die Nutzung von Perowskiten als Energiequelle im Weltraum rückt in greifbare Nähe. Diese Materialien bieten eine hohe spezifische Leistung und sind unter extremen Bedingungen stabil. Doch Herausforderungen wie die Degradation an verborgenen Schnittstellen müssen überwunden werden. Neue Architekturen könnten den Weg ebnen.
Die Entwicklung von Perowskit-Solarzellen als Energiequelle für den Weltraum ist ein spannendes Thema, das zunehmend an Bedeutung gewinnt. Diese Materialien bieten eine hohe spezifische Leistung und sind bekannt für ihre Fähigkeit, Defekte zu heilen und Toleranz gegenüber extremen Bedingungen zu zeigen. Dies macht sie zu einer vielversprechenden Option für den Einsatz in der Raumfahrt, wo herkömmliche Materialien oft an ihre Grenzen stoßen.
Ein zentrales Problem, das die breite Akzeptanz von Perowskit-Solarzellen im Weltraum behindert, ist die Degradation, die an verborgenen Schnittstellen beginnt. Diese Degradation kann durch unvollständige Schichtabdeckungen, interfaciale Elektrochemie und nicht-strahlende Rekombination beschleunigt werden, insbesondere unter den Bedingungen des niedrigen Erdorbits (LEO). Um diese Herausforderungen zu meistern, wurde eine neue Gerätearchitektur entwickelt, die auf Schnittstellen- und Barrierefokus setzt.
Diese innovative Architektur integriert eine zweischichtige Lochtransport-Schicht, eine zweischichtige Metallelektrode und eine ultradünne Oxidbarriere. Diese Kombination zeigt eine bemerkenswerte Toleranz gegenüber mehreren LEO-relevanten Stressoren wie Protonenbestrahlung, thermischer Alterung, UV-Belastung, atomarem Sauerstoff und Rückwärtsbetrieb. Unter kontinuierlicher 1,2-Sonnen-AM1.5G-Beleuchtung mit maximaler Leistungspunktverfolgung bei 65 °C erreichen nicht verkapselte Geräte eine T90 von etwa 3000 Stunden und eine T80 von etwa 5900 Stunden.
Ein weiterer Meilenstein in der Entwicklung von Perowskit-Solarzellen für den Weltraumeinsatz ist der erfolgreiche Test an Bord eines CubeSat, bei dem das gleiche Gerätekonzept nach etwa 100 Tagen im Orbit noch etwa 80 % seiner ursprünglichen Leistung beibehielt. Diese Ergebnisse unterstreichen das Potenzial von weichen Chemien, in rauen Umgebungen nicht nur zu überleben, sondern zu gedeihen. Die Zukunft der Raumfahrtenergie könnte also in der Weiterentwicklung und Optimierung dieser faszinierenden Materialien liegen.
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