Herstellung von Solarzellen auf dem Mond

Wie praktisch ist die Herstellung von Solarzellen auf dem Mond? Soweit ich weiß, gibt es dort viel Kieselsäure, und wenn wir theoretisch Solarzellen auf dem Mond herstellen und einsetzen könnten, hätten wir (mit der Zeit) praktisch unbegrenzte Energie, die wir dort nutzen könnten.

Der Mond hat alle notwendigen Elemente, die zur Herstellung von Solarzellen benötigt werden, außer Geld. Die Herstellung von Siliziumwafern erfordert eine lächerlich große und komplexe Infrastruktur, um sie zu unterstützen, in einem Ausmaß, dass viele kleine bis mittlere Länder auf der Erde es sich nicht leisten können, dies selbst zu tun. Der Aufbau einer ausreichenden Infrastruktur zur Herstellung von Siliziumwafern für Solarzellen auf dem Mond wird nicht Millionen oder Milliarden, sondern Billionen von Dollar erfordern. Viele von ihnen auch!
Für mich sieht es so aus, als wäre es viel billiger, kleinere Mengen Perowskite zum Mond zu schicken und daraus Solarzellen herzustellen. Ich sehe Geld nicht wirklich als Problem – und ich bezweifle, dass es mehr als ein paar hundert Millionen kosten würde, einen 3D-Drucker aufzustellen, der Pervoskite-Solarzellen produziert, sobald das Startship in Betrieb ist. Aber wir werden sehen.

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Perowskite können die Notwendigkeit solch komplexer Fertigungseinrichtungen verhindern.

https://www.nasa.gov/feature/glenn/2019/building-solar-panels-in-space-might-be-as-easy-as-clicking-print

Perowskite bestehen aus Kalzium, Titan und Sauerstoff, die alle in erheblichen Mengen (>1%) auf Mondgestein gefunden wurden ( Quelle ).

Diese Quelle schätzt, dass die Mondkruste aus 4-6 % Kalzium, 1-2 % Titan und satten 60 % Sauerstoff besteht. (Silizium wird auf 16 % und Aluminium auf 6 % geschätzt, für alle, die sich für die Herstellung von Spiegeln interessieren.)

Außerdem wird für Perowskite ein Absorbermaterial benötigt, normalerweise (bisher) entweder Methylammonium-Bleitrihalogenid oder dasselbe mit Zinn anstelle von Blei. Auch deren Beschaffung muss irgendwann in Erwägung gezogen werden.

Siehe auch Perowskit-Solarzellen auf Wikipedia und diesen Artikel , der einige andere Details erwähnt. Ein Nachteil: Perowskit-Zellen haben eine kürzere Lebensdauer als andere Zellen. Eine interessante Tatsache: Sie sind in gewissem Maße auf Blei (Pb) angewiesen, was sie für Anwendungen auf der Erde unattraktiv gemacht hat, aber im Weltraum möglicherweise nicht so wichtig ist.

Dies zu akzeptieren, um die Aufmerksamkeit auf eine wichtige Erkenntnis zu lenken. 1 Liter Flüssigkeit kann angeblich ein Megawatt Sonnenenergie erzeugen. Ich kann das eigentlich kaum glauben, aber wenn es stimmt...
Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass Perowskite stark durch die korrosive Atmosphäre der Erde herausgefordert werden. Der Mond und sogar der Mars wären viel nachsichtiger.

Es gibt Teile, die einfach wären, und Teile, die ziemlich schwierig wären. Hier ist ein Video, das Ihnen zeigt, wie Solarzellen auf der Erde hergestellt werden.

Hier sind ein paar Dinge, die Sie brauchen:

  1. Ein Reinraum mit sehr hoher Effizienz.
  2. Möglichkeiten der Waferherstellung
  3. Ätzausrüstung
  4. Diffusionsausrüstung
  5. Metalleinlage

Unterm Strich ist dies eine sehr große und schwierige Ausrüstung. Es würde wahrscheinlich nicht sehr gut funktionieren. Welche Alternativen gibt es? Die beste Alternative wäre die Herstellung von Spiegeln, die wiederum eine Substanz wie Wasser erhitzen und wie jede Turbine laufen. Wikipedia hat ein schönes Foto von einem davon auf der Erde.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Spiegel, insbesondere Nicht-Präzisionsspiegel, wären auf dem Mond relativ einfach herzustellen. Aluminium und Silizium sind reichlich vorhanden, die beiden Schlüsselelemente zur Herstellung von Spiegeln. Die Turbinen könnten auf dem Mond schwer herzustellen sein (ich weiß wirklich nichts über diese), aber sie könnten von der Erde gebracht werden, wodurch das Gewicht im Vergleich zu den Solarmodulen, die erforderlich wären, um dieses System per Direkttransport zum Laufen zu bringen, erheblich reduziert wird von der Erde.

Dies ist ein guter Anfang, geht aber nicht wirklich darauf ein, wie man sie auf dem Mond herstellt. Das ist ein anderer Ort, und die großvolumigen Ansätze, die auf der Erde unter stark wettbewerbsfähigen Bedingungen mit einfachem Zugang zu Kapital verwendet werden, führen zwangsläufig zum Einsatz großer Mengen an Spezialausrüstung. Ich würde denken, dass die Herstellung auf dem Mond einen anderen Ansatz verfolgen müsste.
Für Solarzellen sind alle aufgeführten Artikel erforderlich. Die Ausrüstung, die zum Mond gebracht wird, wäre leichter und wahrscheinlich nicht so schick, aber es wird immer noch die gleiche Art von Material benötigt. Computerchips, zu denen Solarzellen gehören, erfordern sehr teure und schwere Geräte. Ich glaube wirklich, dass die Spiegelidee die erste Solarenergie sein wird, die auf dem Mond erzeugt wird. Es erfordert nichts Komplexes, um dies zu erreichen. Wie Sie sagten, erfordert die Fertigung auf dem Mond einen anderen Ansatz, nämlich den Einsatz von Spiegeln anstelle von Photovoltaik.
Ich würde erwarten, dass ein Reinraum im Weltraum sich sehr von einem auf der Erde unterscheidet. Einerseits gibt es keinen aufgewirbelten Staub, andererseits schlagen selbst kleinste Partikel beim Auswurf ballistisch auf.
Es ist erwähnenswert, dass Spiegel zusätzliches Licht auf Solarzellen reflektieren können.
Es ist auf lange Sicht nicht unbedingt eine Entweder-Oder-Entscheidung. Wir könnten zuerst Spiegel machen, um uns mehr Energie zum Arbeiten zu geben, und danach Solarzellen, die diese erhöhte Leistungsabgabe nutzen.

Lunar Resources Inc. schlägt vor, Sonnenkollektoren vor Ort herzustellen, indem der Mond-Regolith elektrolysiert wird, um die verschiedenen Komponenten (Metalle, Silizium, Sauerstoff usw.) zu trennen und Material auf der Oberfläche im Vakuum abzuscheiden. Es gibt einen Artikel auf Universe Today über ihren Vorschlag , mit dieser Technik ein Radioteleskop auf der Rückseite des Mondes zu bauen. Universe Today hat auch ein Podcast-Interview mit ihrem CTO Alex Ignatiev, das detaillierter auf die Produktion von Solarzellen eingeht.

Auf der Erde arbeiten die Fabriken, die Silizium-Solarzellen herstellen, innerhalb einer größeren Wirtschaft, die einfachen Zugang zu Energie, Wasser, Baukapazitäten, spezialisierten Lieferanten und Dienstleistungen bietet. Hersteller existieren nicht und arbeiten isoliert oder autark in extremen Umgebungen.

Die Herstellung von Solarzellen auf dem Mond scheint etwas ganz anderes zu erfordern. Es scheint eine Art hochautomatisierte und völlig eigenständige Solarzellen-Fertigungsanlage zu erfordern, die aus modularen Elementen aufgebaut ist und die den damit verbundenen Abbau, die Raffination und Verarbeitung sowie die Produktion aller Materialien und Verbrauchsmaterialien umfassen muss, die für die komplexe und anspruchsvolle Solarzellenherstellung erforderlich sind.

Es scheint unsere derzeitigen technologischen Möglichkeiten zu übersteigen, eine solche automatisierte, in sich geschlossene PV-Fertigungsanlage zu bauen, selbst wenn sie mit vollem Zugang zu diesen Spezialmaterialien, Verbrauchsmaterialien und Dienstleistungen auf der Erde betrieben wird.

Ich denke, das implizite Ziel ist es, diese PV vor Ort zu VERWENDEN. Die implizite Hypothese scheint zu sein, dass der Transport von der Erde zum Mond unerschwinglich ist.
@NgPh - nun, es IST unerschwinglich (und es fehlt an kommerzieller Realisierbarkeit), aber auch die Herstellung vor Ort. Ich schlage vor, dass In-situ eine andere Art von Verbot ist und fortschrittliche Technologien erfordert, die das leisten können, was eine komplexe, global vernetzte Wirtschaft mit niedrigen Transportkosten leistet, ohne die Wirtschaftlichkeit oder die Größenvorteile, die dazu beitragen, hochspezialisierte Materialien und Dienstleistungen herzustellen verfügbar und kommerziell nutzbar.
Es lohnt sich zu bedenken, dass bestimmte Aspekte des Mondes es tatsächlich einfacher machen können als auf der Erde (z. B. bereits fast Vakuum für die Atmosphäre).
Vielleicht besteht die Lösung darin, zu Beginn Kernenergie zu nutzen, um die Produktionsanlagen zum Laufen zu bringen, und dann schrittweise auf Solar umzustellen, wenn mehr Module hergestellt wurden.
@DJG - das klingt, als würde man zuerst unterstützende Infrastruktur und Dienste aufbauen; ein Henne-Ei-Problem? Vieles wird davon abhängen, was die Mondmission / das Mondprojekt erreichen will und dies innerhalb begrenzter Budgets. Die Kosten für die Entwicklung komplexer Technologien für Mondmissionen sind sehr hoch, aber es gibt keine kommerziellen Möglichkeiten.
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