JPM Silicon und TU Berlin erhalten Forschungsförderung der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR zur Fertigung von Solarzellen mit Mond-Regolith

(firmenpresse) - Braunschweig 04.09.2023 – Der Bau einer Mondbasis als Ausgangspunkt für die weitere Erforschung des Weltraums sowie zukünftige Marsmissionen ist eines der Kernelemente der derzeitigen internationalen Weltraumstrategien. Ein zentraler Bestandteil ist dabei eine möglichst autarke Energieversorgung einer zukünftigen Mondstation. Die Deutsche Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) fördert jetzt im Rahmen des Programms „Forschung und Exploration“ mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) das Verbundvorhaben „SoMo – Ein innovatives Herstellungsverfahren für Solarzellen aus Mond-Regolith“ zwischen der JPM Silicon GmbH und dem Institut für Luft- und Raumfahrttechnik der TU Berlin.
Dr. Thomas Driebe von der Deutschen Raumfahrtagentur zur Förderung:
“Die Beteiligung an europäischen Mondmissionen sowie dem Artemis-Programm der NASA ist bereits heute ein wichtiger Beitrag Deutschlands in der Weltraumforschung und Exploration. Eine bemannte Mondbasis rückt dabei in greifbare Nähe und somit auch die Frage nach der Versorgung mit Rohstoffen und Energie. Die Photovoltaik spielt hierbei eine entscheidende Rolle. Mit dem Vorhaben sehen wir eine hervorragende Schnittmenge zwischen Weltraumforschung und dem weiteren Ausbau der terrestrischen Photovoltaik, so dass wir mit vielversprechenden Ergebnissen auch dem Schritt in den Weltraum selbst entgegensehen.”
Vor-Ort-Produktion ersetzt den kostspieligen Transport durch Raketen
Um die Nachhaltigkeit einer Mondmission zu erhöhen und ihre Kosten zu senken, ist die Entwicklung von ISRU-Technologien eine Priorität für die zukünftige Erforschung des Mondes. ISRU steht für "In-situ Resource Utilization" (Nutzung von In-situ-Ressourcen). Es handelt sich dabei um die Erzeugung von Produkten und Betriebsstoffen (wie Wasser, Sauerstoff, Bauprodukte oder Elektrizität) aus In-situ-Materialien und -Ressourcen (wie Mondregolith - oder Mondstaub - und Sonnenlicht). Diese Technologien können dazu beitragen, die Mission mit den benötigten Materialien und Verbrauchsgütern zu versorgen, die andernfalls mit großem Aufwand von der Erde geliefert werden müssen. Derzeit kostet der Transport von einem Kilogramm Material zum Mond rund eine Million Euro. Die Energieversorgung durch lunare Ressourcen für eine zukünftige Mondbasis ist daher ein Schwerpunkt der Weltraumforschung.



Das SoMo-Projekt will einen Beitrag zu dieser Forschung leisten, indem es den weithin verfügbaren Mondstaub als Rohstoff für die Herstellung von Solarpaneel auf dem Mond nutzt. Die im SoMo-Projekt angewandte Herstellungstechnik ermöglicht die Produktion von Siliziumzellen unter Verwendung zweier auf dem Mond weithin verfügbarer Ressourcen: das Mondregolith für die Herstellung von Glassubstraten und das UV-Licht für die Auslösung einer chemischen Reaktion zwischen den Oxiden im Glas und einer Aluminiumbeschichtung. Darüber hinaus könnte das für diese Reaktion erforderliche Aluminium aus dem Recycling alter Monderkundungsgeräte (Lander oder Rover) gewonnen oder mit Hilfe weiterer ISRU-Technologien aus dem Mondregolithen extrahiert werden. Das Endprodukt ist eine Siliziumzelle auf einer Pufferschicht aus Aluminiumoxid. Damit sind die ersten Schritte in Richtung einer nachhaltigen Produktion voll funktionsfähigen Solarzellen auf dem Mond getan.

Effiziente und robuste Fertigungstechnologie für Solarzellen
Für einen hohen Wirkungsgrad durchlaufen moderne Solarzellen eine Vielzahl von Fertigungsschritten. Die dafür benötigten Anlagen sind technisch komplex. Für eine Anwendung auf dem Mond muss nicht nur Gewicht eingespart, sondern auch der Transport von Verbrauchsmaterial vermieden werden. Während bei klassischen Dünnschichtsolarzellen Trägermaterial und Silizium erst später vereint werden, ist Mond-Regolith sowohl Trägermaterial als auch Rohstoff. Das für die Solarzelle benötigte Silizium entsteht somit aus und auf dem Trägermaterial. Anschließend wird die entstandene Siliziumschicht zur Solarzelle umgewandelt.

„In dem Vorhaben versuchen wir die Zahl der nötigen Prozessschritte auf ein Minimum zu reduzieren. Dies ist die Herstellung des Substrats aus Regolith, die Darstellung der Siliziumschicht und die anschließende Prozessierung zu einer Solarzelle. Den Kern des Vorhabens, nämlich die Gewinnung des Siliziums, ist dabei unser eigentliches und geschütztes Knowhow“, erläutert Dr. Jan-Philipp Mai, Gründer und Geschäftsführer der JPM Silicon GmbH. „Uns geht es dabei nicht um den höchsten Wirkungsgrad, sondern überhaupt die Möglichkeit mit geringem Aufwand eine möglichst autarke Energieversorgung einer Mondbasis zu gewährleisten und damit die Voraussetzungen für die weitere Explorationsvorhaben zu legen“, ergänzt Dr. Mai weiter.

Die Förderung ist das erste Weltraumvorhaben für JPM Silicon und zugleich die erstmalige Kooperation mit der TU Berlin.

Über JPM Silicon
Die JPM Silicon GmbH mit Sitz in Braunschweig ist ein junges Technologieunternehmen mit einem Schwerpunkt im Bereich Rohstoffe und Energie und einem Fokus auf Silizium und der Photovoltaik. Zum Unternehmen gehören die zentrale Forschung und Entwicklung sosowie Beteiligungen an Start-ups im Bereich
www.jpmsilicon.com

Über die TU Berlin, ILR, Fachbereich Raumfahrttechnik

Am Institut für Luft- und Raumfahrt werden Grundlagen der Luft- und Raumfahrttechnik gelehrt sowie darauf aufbauende spezifische Vertiefungen der einzelnen Fachrichtungen. Der Fachbereich Raumfahrttechnik setzt Schwerpunkte im Bereich Kleinsatelliten (z.B. für Erdbeobachtung und Klimatologie) und der Exploration des Mondes.

www.tu-berlin.de

Über das DLR

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist das Forschungszentrum der Bundesrepublik Deutschland für Luft- und Raumfahrt. Es betreibt Forschung und Entwicklung in Luftfahrt, Raumfahrt, Energie und Verkehr, Sicherheit und Digitalisierung. Die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR ist im Auftrag der Bundesregierung für die Planung und Umsetzung der deutschen Raumfahrtaktivitäten zuständig. Zwei DLR Projektträger betreuen Förderprogramme und unterstützen den Wissenstransfer.

www.dlr.de
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Datum: 04.09.2023 - 13:34 Uhr
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Freigabedatum: 03.09.2023

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