Das amerikanische Unternehmen Rocket Labein Spezialist für Raumfahrttechnologien, hat eine Lösung entwickelt, die ein doppeltes Problem angeht: Leistungssteigerung und Versorgungssicherung.
Durch den Verzicht auf GermaniumDa es sich um ein strategisches Mineral handelt, dessen Export stark kontrolliert wird, bietet das Unternehmen seinen Kunden einen Ausweg aus steigenden Kosten und geopolitischen Unsicherheiten.
Seine IMM-Apex-Zelle bietet außerdem eine hohe Energieumwandlungseffizienz und reduziert gleichzeitig ihr Gewicht, was immer eine gute Nachricht ist, wenn es darum geht, Nutzlasten in den Weltraum zu schicken.
Warum verändert diese neue Solarzelle die Raumfahrtindustrie?
Die IMM-Apex-Zelle stellt einen großen Durchbruch dar, weil sie eine knifflige Gleichung löst: die Leistung zu verbessern und gleichzeitig die Abhängigkeit zu verringern zu einem strategischen Material.
Mit einem Wirkungsgrad von 31,5 % zu Beginn des Lebens und eine Reduzierung um 40 %diese Solarzelle bietet ein erstklassiges Leistungs-Gewichts-Verhältnis (Watt pro Kilogramm).
Im Weltraumbereich, wo jedes in die Umlaufbahn geschickte Gramm ein Vermögen kostet, ist ein solcher Gewinn sehr beachtlich. Es ermöglicht die Berücksichtigung größerer Nutzlasten oder längerer Missionen.
Doch die eigentliche Stärke liegt im Verzicht auf Germanium. Diese Komponente, die seit 30 Jahren für herkömmliche Mehrfachzellenzellen unerlässlich ist, ist zu einem Reibungspunkt geworden.
Seine Produktion und sein Export werden hauptsächlich von einer kleinen Anzahl von Akteuren kontrolliert, wodurch das Risiko einer Verknappung besteht und Preisvolatilität. Das IMM Apex bietet daher eine strategische Absicherung gegen Turbulenzen auf dem Markt für kritische Mineralien.
Wie hat Rocket Lab das Kunststück geschafft, auf Germanium zu verzichten?
Die Schlüsseltechnologie istInvertierte metamorphe Multijunction (IMM) oder invertierte metamorphe Mehrfachverbindung. Im Gegensatz zu herkömmlichen Zellen, die auf einem Germaniumsubstrat hergestellt werden, werden IMM-Zellen kopfüber auf einem temporären Substrat „gewachsen“, das dann durch einen chemischen Ätzprozess entfernt wird.
Durch diesen Prozess entstehen hauchdünne Schichten Materialien wie Galliumarsenid (GaAs) und Indiumgalliumphosphid (InGaP), die flexibel, hocheffizient und strahlungsbeständig sind.
Das Ergebnis ist eine völlig freie Zelle Germanium-Strukturunterstützung. Dieser Ansatz ermöglicht die Herstellung einer Solarzelle ohne Germaniumist immer noch das Ergebnis von mehr als einem Jahrzehnt strenger Tests und Qualifizierungen.
Durch die Perfektionierung dieses Prozesses hat Rocket Lab die Leistung optimiert und den Weg für die Massenproduktion geebnet, mit angekündigten Volumina von mehreren hundert Kilowatt, um der wachsenden Nachfrage gerecht zu werden.
Was sind die konkreten Auswirkungen für Satellitenhersteller?
Der unmittelbarste Vorteil für Kunden ist die einfache Integration. Der IMM Apex wurde als „ Drop-in-Ersatz „, also ein direkter Ersatz vorhandene Zellen.
Konkret muss ein Satellitenhersteller das Design seiner Energiesysteme nicht vollständig überprüfen. Die neue Zelle ist mechanisch und elektrisch kompatibel, wodurch enorme Investitionen vermieden werden in Forschung und Entwicklung sowie industrieller Umrüstung.
Längerfristig bietet diese Technologie eine größere Vorhersehbarkeit Kosten und Fristen. Indem sie sich von den Launen des Germaniummarktes lösen, können Unternehmen den Einsatz ihrer zukünftigen Satellitenkonstellation besser planen.
Ist diese Technologie wirklich bewährt und einsatzbereit?
Die IMM-Technologie von Rocket Lab bildet bereits das Energierückgrat legendärer Missionen, darunter des berühmten Ingenuity-Hubschraubers der NASA auf dem Mars.
Diese historische Mission bewies die Robustheit und Zuverlässigkeit dieser Zellen in einer außerordentlich feindlichen Umgebung. Das Erbe dieser Technologie ist daher bereits fest etabliert, was auch die anspruchsvollsten Kunden beruhigt.
Über dieses Mars-Schaufenster hinaus befinden sich derzeit mehr als 1.100 Satelliten im Orbit werden mit Solarprodukten von Rocket Lab betrieben. Das Unternehmen hat seine Technologie für wichtige Programme wie das James Webb-Weltraumteleskop und die Artemis-Mondmissionen der NASA bereitgestellt.
Das IMM Apex stellt daher den Höhepunkt einer langen technologischen Reifung darjetzt auf dem Markt erhältlich, um die nächste Generation von Raumfahrzeugen anzutreiben.
