Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) und das amerikanische Unternehmen Source Energy haben gemeinsam eine Produktreihe aus Solarmodulen und Solarflügeln für Weltraumsatelliten entwickelt. Grundlage ist die Schindel-Matrix-Technologie mit Silizium-Solarzellen – eine Technik, die bislang vor allem in der terrestrischen Photovoltaik eingesetzt wird.
Module mit 18,8 Prozent Wirkungsgrad
Sie soll die im Weltraumsektor vorherrschende Technologie auf Basis von III-V-Halbleitermaterialien ersetzen, die teuer und nur begrenzt verfügbar ist. „Gemeinsam mit Source Energy haben wir daher Silizium-basierte Solarmodule für Weltraumanwendungen entwickelt, ähnlich denen, die auf der Erde bereits erfolgreich und kosteneffizient eingesetzt werden“, erläutert Dr. Achim Kraft, Abteilungsleiter PV-Modultechnologien am Fraunhofer ISE.
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Die entwickelten Module sind kompakt und leicht: Sie wiegen 64 Gramm bei einer Fläche von 629 Quadratzentimetern. Die Prototypen erreichten eine durchschnittliche Leistung von 15,6 Watt, einzelne Module kamen auf 16,1 Watt. Der durchschnittliche Wirkungsgrad liegt bei 18,8 Prozent. Die spezifische Leistung beträgt 252 Watt pro Kilogramm.
Verschaltung perfekt für den Weltraum
Bei der Schindel-Matrix-Technologie werden Solarzellen in Streifen geschnitten, leicht überlappend und versetzt wie in einem Mauerwerk angeordnet und mit einem elektrisch leitfähigen Klebstoff verbunden. „Drei Eigenschaften machen die Schindel-Matrix-Verschaltung perfekt für den Weltraum", erklärt Najwa Abdel Latif, Projektleiterin am Fraunhofer ISE. „Die Resilienz gegenüber punktuellen Schäden durch Einschläge kleiner Objekte im Weltraum, die Flexibilität im Layout und die Toleranz gegenüber extremen Temperaturunterschieden.“
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Wird ein Modul beschädigt, fließt der Strom einfach um den betroffenen Bereich herum. Abdel Latif ergänzt: „Die Schindel-Matrix-Technologie ist mit Wafer-basierten Solarzellen mit Vorder- und Rückseitenkontakt, wie beispielsweise PERC oder Silizium-Heterojunction kompatibel, ohne dass die Produktionslinie angepasst werden muss. Dank des Niedertemperatur-Verbindungsverfahrens wird es auch mit der Zukunftstechnologie Silizium-Perowskit-Tandem keine Probleme geben."
Unter fünf Dollar pro Watt
Für die automatisierte Fertigung setzt Source Energy auf einen industriellen Schindel-Matrix-Stringer des Maschinenbauers M10 Solar Equipment. Nach der Prototypenphase im Fraunhofer ISE in Freiburg installierte Source Energy die Anlage im Juni 2026 in der eigenen Fertigung in Colorado.
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„Als Herzstück der Produktion ermöglicht sie uns, Photovoltaikmodule für unter fünf US-Dollar pro Watt herzustellen", sagt Bryan Mazor, CTO bei Source Energy. „Der automatisierte Fertigungsprozess macht uns nicht nur kostengünstiger, sondern auch deutlich schneller als dies derzeit bei III-V-PV-Produkten für den Weltraum der Fall ist.“
Lieferung in unter sechs Monaten
Source Energy gibt die Lieferzeit ab Bestellung mit weniger als sechs Monaten an. Weltraumqualifikationstests bestätigten die Tauglichkeit der Module: Sie halten die 25-Prozent-Qualifikationsschwelle für Weltraumanwendungen ein. Nach sieben Jahren Betrieb im Weltraum sind nach Unternehmensangaben noch 76 Prozent der ursprünglichen Leistung zu erwarten. (nhp)
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