Der Weltraum spielt eine entscheidende Rolle für das Leben auf der Erde. So ermöglicht er durch GPS, Wetter- und Fernsehsatelliten einen reibungslosen Alltag. Diese Satelliten jedoch sind für ihren Betrieb auf eine zuverlässige Energiequelle angewiesen und werden überwiegend durch Solarzellen betrieben. Auf die Eletrizitätsversorgung sind die Raumfahrt und Erdmissionen in hohem Maße angewiesen. Dennoch stellt die Weltraumstrahlung eine erhebliche Bedrohung für die Solarzellen dar, indem sie mikroskopisch kleine Defekte im Halbleitergitter verursacht. Vor diesem Hintergrund entwickelt eine Juniorgruppe an der Universität Potsdam flexible Solarzellen aus dem innovativen Material Perowskit, das sich selbst reparieren kann.
Das Besondere an Perowskit-Solarzellen ist, dass nach einer Beschädigung Gitter-Fehlstellen durch bewegliche Ionen im flexiblen Gitter automatisch „heilen“. Diese neuartige Eigenschaft könnte den Einsatz von Solarzellen im Weltraum revolutionieren und eine stabile Energiequelle für zukünftige Missionen bieten. Bei der Entwicklung dieser Technologie liegt das Augenmerk nicht nur auf Anwendungen im Weltraum, sondern auch auf ihrer Effizienz auf der Erde. Perowskit-Solarzellen übertreffen bereits die Effizienz herkömmlicher Silizium-Solarzellen und bieten bemerkenswerte Vorteile: Sie sind dünner, leichter und zeichnen sich durch einen kleineren CO2-Fußabdruck aus.
Die Zukunft der Solarenergie
Die Möglichkeiten zur Anwendung von Perowskit-Solarzellen sind vielversprechend. So könnten solarbetriebene Folien im Weltraum ausgerollt werden, um Energie für Astronauten auf der Internationalen Raumstation sowie für künftige Städten auf dem Mond oder Mars zu erzeugen. Diese Innovation könnte das Gewicht und die Startkosten für Raumfahrtmissionen erheblich reduzieren. Zudem sind auch Konzepte in Entwicklung, die die Energieübertragung per Mikrowelle zur Erde ermöglichen, was das Potenzial von Solarzellen im Weltraum weiter steigert.
Parallel zu den Entwicklungen im Weltraum ist die Solarenergie auf der Erde in den letzten Jahren deutlich gewachsen. Laut einem Bericht von Utopia hat sich Solarenergie weltweit zur günstigsten Energieform entwickelt. Allein in Deutschland wurden Anfang 2023 bedeutende Meilensteine erreicht. Die Überschreitung der 100-GW-Marke, ein neuer Einspeiserekord von 45 GW am 18. März und über fünf Millionen Solaranlagen sind Punkte von großem Interesse. Der Ausbau der Solarenergie kam jedoch nicht immer ohne Rückschläge. Nach einer Phase der Stagnation zwischen 2013 und 2018, ausgelöst durch Förderkürzungen, hat unter dem Bundeswirtschaftsminister Robert Habeck die Expansion wieder an Fahrt gewonnen.
Technologische Fortschritte und Herausforderungen
Ein markanter Rückgang der Kosten für die Erzeugung von Solarstrom – von 50 Cent im Jahr 2000 auf unter vier Cent heute – hat den Markt zusätzlich belebt. Dabei stammt ein erheblicher Anteil von 38% des deutschen Solarstroms bereits von Eigenheimen. Besonders bemerkenswert ist das kontinuierliche Wachstum der Balkon-Solaranlagen, die momentan jedoch nur knapp 1% zum Gesamtstrom beitragen. Kritiker warnen indes vor der möglichen Überproduktion an sonnigen und windigen Tagen, die zu negativen Strompreisen führen kann.
Die staatlich festgelegten Vergütungen für Betreiber von Solar- und Windanlagen haben 2024 Kosten von 18,5 Milliarden Euro verursacht. Während hohe Vergütungen vor allem für ältere Anlagen gelten, wird die Notwendigkeit eines Ausbaus von Stromspeichern und des europäischen Stromnetzes erkannt, um die wachsende Solarstromproduktion effizient zu verwalten. Deutschland bleibt weiterhin ein führender Standort für die Solar-Forschung, wobei das Fraunhofer-Institut eine zentrale Rolle spielt. Bereits jetzt zeigt sich, dass Perowskit-Solarzellen einen neuen Abschnitt in der Solarenergiegeschichte einleiten könnten, da sie kostengünstig und effizient sind.
Außerdem finden kontinuierlich Forschungsarbeiten zu neuen Einsatzorten für Solarenergie statt. Geplant sind innovative Lösungen, die Solarzellen auf Straßen, Radwegen und sogar in Fensterscheiben integrieren. Angesichts dieser umfassenden Entwicklungen steht die Solarenergie an der Schwelle zu neuen Höhen und Herausforderungen, sowohl im Weltraum als auch auf der Erde, mit dem Versprechen, die weltweite Energieversorgung nachhaltig zu verbessern.
