Solarzellen aus Mondglas Houston, wir haben eine Lösung: Energie auf dem Mond erzeugen

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Den Weg zum Mond haben wir schon mehrfach gemeistert. Doch längere Missionen vor Ort bräuchten eine Infrastruktur, Sauerstoff- und Energieversorgung. Für letzteres entwickeln Forscher aus Berlin eine Methode, um Solarzellen direkt vor Ort zu produzieren: überwiegend aus Mondstaub, so genanntem Regolith.

Bislang sind Siedlungen auf dem Mond reine Fiktion. Nicht nur ist der Baugrund schwierig zu erreichen, es fehlt auch an allem, was man zum Aufbau einer Siedlung bräuchte, so auch an einer stabilen Energieversorgung.

Immerhin: Da der Mond keine Atmosphäre besitzt, lässt sich die Sonnenstrahlung dort besonders gut nutzen, um Strom mittels Photovoltaik zu erzeugen. Das nötige Material auf den Mond zu fliegen, ist jedoch ein extremer Kostenfaktor – ein Kilogramm zum Mond zu transportieren, kostet rund eine Million Euro.

Deshalb suchen Forscher der Universität Potsdam und der TU Berlin einen anderen Weg. In einer Studie zeigen sie eine Methode, wie sich das Mineral Regolith – ein reichlich vorhandener Rohstoff auf dem Mond – als Träger für photoaktive Schichten in klassischen Perowskit-Solarzellen verwenden lässt. Damit müssen bis zu 99 Prozent des Gewichts der Materialien, die für den Bau von Solarzellen auf dem Mond erforderlich sind, nicht mehr dorthin transportiert werden.

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Mondstaub als Material für Solarzellen

„Das Highlight unserer Studie ist, dass wir das benötigte Glas für unsere Solarzellen direkt und ohne Aufbereitungsprozesse aus dem Mondregolith gewinnen können“, sagt der Projektverantwortliche Felix Lang vom Institut für Physik und Astronomie. „Außerdem ist das Verfahren skalierbar, um die Solarzellen mit wenig Ausrüstung und sehr geringem Energieeinsatz zu produzieren.“

Das Halbleitermaterial Perowskit hat den Vorteil, dass es aus einer Lösung gewonnen werden kann, formbar sowie besonders resistent gegenüber Strahlung, Licht- und Temperaturschwankungen ist, was auf der Mondoberfläche eine große Rolle spielt.

Große Solarfelder mit geringstem Aufwand bauen

Basierend auf der Zusammensetzung von echten Mondproben der Apollo-Missionen, haben Wissenschaftler an der TU Berlin ein Regolith-Simulationspulver hergestellt. Schmilzt man es auf, so lässt sich daraus Glas herstellen. Da der Regolith je nach Mondregion unterschiedlich zusammengesetzt ist, kann das Glas heller oder dunkler gefärbt sein. Dementsprechend ist es mehr oder weniger durchlässig für Sonnenlicht und unterschiedlich gut geeignet für Solarzellen.

Die von den Forschenden getesteten Solarzellen haben einen geschichteten Aufbau, wobei die Substrat- und Deckschicht aus Mondglas besteht und die dazwischenliegende Schicht aus Perowskit. „Diese Solarzellen benötigen nur 500 bis 800 Nanometer dünne Halbleiterschichten, somit könnte man mit einem Kilogramm Perowskit-Rohmaterial von der Erde 400 Quadratmeter Solarzellen auf dem Mond herstellen“, fasst Lang zusammen.

Dennoch war die Entwicklung der ersten Mond-Perowskit-Solarzelle schwierig: „Am Anfang war es unklar, ob wir diese in ausreichender Qualität auf unreinem Regolith-Mondglas herstellen können“, sagt der Projektverantwortliche und hebt die erstaunliche Stabilität der hergestellten Solarzellen gegenüber Weltraumstrahlung hervor – eine wesentliche Voraussetzung für eine stabile Energieversorgung auf dem Mond. Eine skalierbare Fertigung von Solarzellen auf dem Mond könnte helfen, zukünftige Mond-Habitate oder gar Städte mit Energie zu versorgen.

Originalpublikation: Julián Mauricio Cuervo-Ortiz, Juan Carlos Ginés Palomares, Sercan Ozen, Enrico Stoll, Stefan Linke, Felix Lang, et al.: Moon photovoltaics utilizing lunar regolith and halide perovskites, Device; DOI: 10.1016/j.device.2025.100747

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