In der nördlichsten Stadt Schwedens, in Kiruna, startete eine Rakete, die knapp 240 Kilometer hoch ins All flog. Ihr Ziel: Herauszufinden, ob zwei neuere Typen von Solarzellen geeignet sind, Satelliten im All mit Strom zu versorgen. Das heute veröffentlichte Ergbnis zeigt: Ja, das sind sie. Das besondere an diesen organischen und Perowskit-Solarzellen: Im Vergleich zu herkömmlichen Solarzellen auf Silizium-Basis, die derzeit einen Großteil der Satelliten mit Energie füttern, sind sie um ein Vielfaches leichter. Das könnte sie auch früher oder später für Solarenergie im Alltag interessant machen.

Ein Team aus Forschern der Technischen Universität München (TUM) und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt werteten die Messungen während des Testfluges und das Material der Rakete nach dem Flug aus. Das Resultat: „Die Perowskit- und organischen Solarzellen können ihr Potenzial hinsichtlich ihrer erwarteten Leistung in Umlaufbahnhöhe erreichen“, sagt Peter Müller-Buschbaum, Professor für funktionelle Materialien im Physik-Department der TUM „Daher haben die Messungen einen hohen wissenschaftlichen Wert.“

Der Forschungsflug zeigte, dass die Solarzellen auch dann noch Strom erzeugen, wenn sie von der Sonne abgewandt fliegen und nur spärliche Beleuchtung von der Erde erhalten. Damit sind sie geeignet für Missionen ins äußere Sonnensystem, wo die Sonne für herkömmliche Weltraumsolarzellen zu schwach ist.

Zehnfach so viel Energie

Was die Zellen besonders interessant macht, ist ihr geringes Gewicht: Die weniger als einen Mikrometer dünnen Solarzellen sind auf ultradünnen, flexiblen Kunststoff-Folien aufgebracht. Die Zellen können so eine Energie-Ausbeute von knapp 30 Watt pro Gramm erreichen, so Müller-Buschbaum. Herkömmliche Hochleistungszellen auf Silizium-Basis liefern dagegen zehnmal weniger Energie, nur etwa drei Watt pro Gramm.

Auch bei der Herstellung schneiden die neuen Solarzellen besser ab: Während Silizium-Solarzellen bei sehr hohen Temperaturen in vielen Prozess-Schritten produziert werden, lassen sich Zellen, die auf dem Mineral Perwoskit aufbauen, ebenso wie organische Halbleiter bei Raumtemperatur und aus einer Lösung heraus herstellen, so die Forscher.

„Diese organischen Lösungen kann man sehr einfach verarbeiten“, sagt Lennart Reb von der TUM. „So erschließen die Technologien neue Anwendungsfelder, in denen herkömmliche Solarzellen einfach zu unhandlich oder zu schwer waren – und das reicht weit über die Raumfahrttechnik hinaus.“

„Es wäre nicht das erste Mal“, sagt auch der Materialwissenschaftler des Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrums, Andreas Meyer, „dass Innovationen sich zuerst als Weltraumtechnologien etablieren, bevor sie dann weltweit in anderen Bereichen angewendet werden.“