Onderzoekers hebben met een kunstmatige versie van maanstof werkende zonnepanelen gebouwd. Dergelijke panelen zouden van pas kunnen komen bij een toekomstige maanbasis.
Er zijn verschillende plannen om terug te gaan naar de maan. Wetenschappers willen daar zelfs uitvalsbasissen bouwen, zodat ze onze kosmische metgezel ter plekke kunnen onderzoeken. De energie voor zulke toekomstige maanbasissen zou opgewekt kunnen worden door zonnecellen die astronauten van gesmolten maanstof maken.
Voorwerpen op de maan bouwen met materialen die daar al zijn, zou praktischer zijn dan de bouwmaterialen vanaf de aarde te verschepen. Toen natuurkundige Felix Lang van de Universiteit van Potsdam in Duitsland van dit idee hoorde, wist hij meteen wat hem te doen stond. ‘We moesten onmiddellijk zo’n zonnecel gaan maken’, zegt hij.
Jumbojets op batterijen: groene droom of luchtfietserij?
Elektrisch vliegen klinkt als de oplossing voor groene luchtvaart. Is dit mogelijk of zijn er een andere opties?
Maanstof naar maanglas
Twee jaar later heeft Langs onderzoeksgroep verschillende zonnecellen met namaak-maanstof als ingrediënt gebouwd en getest. Daarvoor gebruikten ze naast dit stof ook een kristalvormig materiaal genaamd halogenide perovskiet. Dit bevat elementen zoals lood, broom en jodium, naast lange moleculen van koolstof, waterstof en stikstof.
De onderzoekers smolten een kunstmatig nagemaakte versie van maanregoliet – de laag losse rotsen en stof die de maan bedekt – om tot ‘maanglas’. Dat bedekten ze vervolgens met het halogenide perovskiet om er een zonnecel van te maken.
Doordat ze het regoliet niet gezuiverd hebben, was het maanglas minder transparant dan materialen in conventionele zonnecellen. Maar Lang zegt dat de beste prototypes die ze maakten nog steeds een efficiëntie van ongeveer 12 procent behaalden. Meer conventionele perovskietzonnecellen bereiken doorgaans een efficiëntie van bijna 26 procent. Volgens Lang wijzen computersimulaties erop dat zijn onderzoeksgroep dat percentage in de toekomst ook zou kunnen behalen.
Smelten op de maan
Over het algemeen zijn onderzoekers het erover eens dat perovskietzonnecellen beter zullen presteren dan de meer traditionele siliciumzonnecellen, zowel in de ruimte als op aarde. Voor de maan is het gebruik van perovskietmaterialen ook aantrekkelijk, omdat deze heel dun kunnen worden gehouden. Dat betekent dat je minder materiaal naar de maan hoeft te transporteren. Volgens schattingen van Langs onderzoeksgroep is voor een zonnecel met een oppervlak van 400 vierkante meter slechts ongeveer een kilogram perovskiet nodig. Dat is een indrukwekkende bewering, zegt planeetwetenschapper Ian Crawford van Birkbeck, Universiteit van Londen.
Het niet hoeven zuiveren van het regoliet is ook belangrijk, omdat er dan geen speciale reactoren nodig zijn. Lang zegt zelfs dat een grote gebogen spiegel het zonlicht bijeen kan brengen tot een lichtstraal die warm genoeg is om maanglas te maken. Een van zijn collega’s heeft deze techniek al getest op het dak van zijn universiteit en zag tekenen dat het regoliet smelt, zegt hij.
Ruimtetechnoloog Nicholas Bennett van de Technische Universiteit van Sydney zegt dat dit de eerste keer is dat is aangetoond dat een zonnecel werkt met minder gezuiverd maanglas. Eerdere onderzoeken probeerden namelijk maanregoliet te verwerken tot transparant glas. De uitdaging is nu, zegt hij, om veel maanglas buiten het lab te maken. Als dat lukt, zou zo’n smelttechnologie kunnen helpen bij het creëren van andere dingen die een maanbasis nodig heeft, zoals tegels, zegt Crawford.
Mars
Geochemicus Michael Duke, van het Lunar and Planetary Institute in de VS, zegt dat voor het maken van zonnecellen op basis van maanglas veel technologische vooruitgang nodig is. Dat gaat bijvoorbeeld over het opgraven van regoliet en het verbinden van individuele cellen tot zonnepanelen. Maar als er ooit een zonnecellenfabriek op de maan zou komen, zou dat positieve gevolgen kunnen hebben. Ruimtetechnologie zoals satellieten zouden dan bijvoorbeeld zonnecellen van de maan kunnen gebruiken in plaats van zonnecellen die op aarde zijn gemaakt. Lanceren vanaf de maan kost namelijk minder energie, zegt Duke.
Lang en zijn collega’s werken nu aan het verhogen van de efficiëntie van hun zonnecellen. Ze onderzoeken bijvoorbeeld of ze de kwaliteit van hun maanglas kunnen verbeteren door ijzer voor het smelten met magneten uit het regoliet te halen.
Uiteindelijk willen ze het proces uitbreiden naar andere stoffige ruimteoorden. ‘We zijn er nu al over aan het nadenken of we dit ook kunnen doen met regoliet van Mars’, zegt Lang.
