Material in den Weltraum zu transportieren, ist teuer. Deshalb setzen die Raumfahrtakteure auf in situ resource utilization (ISRU), die Nutzung vorhandener Ressourcen. Ein Team aus Potsdam und Berlin hat eine Solarzelle entwickelt, die fast vollständig aus Mondstaub, dem Regolith, hergestellt wird. Anzeige Die Idee des Teams um Felix Lang von der Universität Potsdam und Stefan Linke von der Technischen Universität (TU) Berlin war, eine Solarzelle zu entwickeln, für die möglichst wenig Material von der Erde auf den Mond transportiert werden muss. Die Zelle, die die Forscher in der Fachzeitschrift Device beschreiben, besteht nur zu einem Prozent aus irdischem Material. Das Team nutzt das Regolith zur Herstellung von Glas, das als Trägermaterial für die Solarzellen dient. Dann müsste lediglich das Perowskit, das die photoaktive Schicht bildet, auf den Mond transportiert werden. Das macht lediglich ein Prozent des Gewichts der Zelle aus. Regolith enthält viel Siliziumdioxid Regolith ist ein sehr feiner Staub, der praktisch die gesamte Oberfläche des Mondes bedeckt. Im lunaren Hochland besteht das Regolith knapp zur Hälfte aus Siliziumdioxid – dem Rohstoff für Glas – und zu knapp einem Drittel aus Aluminiumoxid. Hinzu kommen knapp 15 Prozent Calciumoxid sowie geringe Anteile Eisen- und Titanoxid. In den basaltreichen Maren ist die Zusammensetzung anders. Hier sind die Anteile an Metalloxiden mit zusammen rund 13 Prozent höher. Das Team hat von beiden Regolith-Varianten Simulate hergestellt und damit die Produktion von Solarzellen getestet. Dafür wurden die Simulate jeweils auf 1500 Grad Celsius erhitzt, um Glas herzustellen. Auf dem Mond könnte für diesen Vorgang beispielsweise ein Sonnenofen eingesetzt werden. Bestandteile einer Mond-Solarzelle (Bild: Felix Lang) Das Glas dient als Substrat, auf das das Perowskit, eine Trennschicht aus Indium-dotiertem Zinnoxid (ITO) sowie die Elektrodenkomponenten aufgedampft werden. Die Deckschicht wiederum ist aus Glas. Das ist je nach Regolithzusammensetzung heller oder dunkler gefärbt und damit mehr oder weniger durchlässig für Sonnenlicht. Anzeige Perowskit ist gut geeignet für den lunaren Einsatz Das Halbleitermaterial Perowskit ist nach Angaben der Forscher gut für den Einsatz auf dem Mond geeignet: Es lässt sich aus einer Lösung gewinnen, ist formbar und gegenüber Strahlung, Licht- und Temperaturschwankungen besonders resistent. "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", sagte Lang. Das Regolith ist über Milliarden von Jahren durch Meteoriteneinschläge zu einem extrem feinen Staub gemahlen worden. Er ist elektrostatisch und haftet deshalb an allem, was eine Ladung hat. Dabei ist er sehr abrasiv und beschädigt alles, womit er in Kontakt kommt: Raumanzüge, Fahrzeuge, Kameras, Geräte, aber auch Atemwege und Lungen von Menschen. Das macht den Mondstaub laut NASA "zu einer der größten Herausforderungen beim Leben und Arbeiten auf der Mondoberfläche". Um den Staub loszuwerden, hat die US-Raumfahrtbehörde kürzlich auf dem Mond ein System getestet, das den Staub mit elektrodynamischen Kräften von Oberflächen entfernt. (wpl)