Perowskit auf Mond-Regolith: (PeroMond) Skalierbare Solarzellen Herstellung auf dem Mond

• Antragsteller: Dr. Felix Lang; Professor Dr.-Ing. Enrico Stoll
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Glas und Keramik und darauf basierende Verbundwerkstoffe
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 575599533

Die Errichtung einer dauerhaften Basis auf dem Mond, wie von NASA, ESA und DLR geplant, bietet bedeutende Forschungsmöglichkeiten und dient gleichzeitig als Sprungbrett für eine nachhaltige menschliche Präsenz im Weltraum. Allerdings fehlen uns derzeit geeignete Technologien zur Energiebereitstellung, die skalierbar, kosteneffizient und leicht genug für den Transport zum Mond sind. Kommerziell erhältliche Weltraum-Solarzellen erreichen lediglich Leistungs-Gewichts-Verhältnisse unter 1 kW/kg. Dies führt zu hohen Startgewichten und folglich enormen Kosten, bedenkt man die aktuellen Transportkosten von 1.000.000 € pro Kilogramm zum Mond. Mit dem Antrag PeroMoon, zielen wir darauf ab, die Grundlagen für die zukünftige Herstellung von Solarzellen direkt auf dem Mond zu legen. Diese könnten die ersten dauerhaften Mondbasen sowie Mond-Dörfer oder gar Mond-Städte mit Energie versorgen. Geschickte Kombination von Mondregolith, einer ausgiebigen Ressource auf dem Mond, mit kleinen Mengen von Perowskit, von der Erde mitgebracht werden, wird unser Projekt, PeroMoon, die Herstellung von „Perowskit-basierten Mond-Solarzellen“ direkt auf der Mondoberfläche ermöglichen. Dies minimiert den teuren Transport zum Mond. Unsere Vision umfasst die Herstellung von transparentem „Mondglas“ aus Regolith, gefolgt von der skalierbaren Abscheidung ultradünner Halid-Perowskit-Solarzellen. Dieser Ansatz verspricht Leistungs-Gewichts-Verhältnisse von über 40 kW/kg. Aufbauend auf der Expertise in der Nutzung von In-situ-Ressourcen der Technischen Universität Berlin und das Wissen über Perowskit-Beschichtung, Solarzellencharakterisierung und -optimierung der ROSI-Freigeist Junior Gruppe der Universität Potsdam widmet sich das Projekt Grundlegenden Fragen zu: i) dem Zusammenspiel der Regolith-Zusammensetzung für Glasbildung, Glastransparenz und Glasstrahlungsresistenz, ii) Aufreinigung des Roh-Regoliths, iii) die skalierbare Abscheidung von Haliden-Perowskit-Solarzellen, wobei alle Prozesse an das Hochvakuum, die Niedrige Schwerkraft sowie den extremen Strahlungs- und Temperaturbedingungen auf dem Mond angepasst werden. Für die Perowskit-Beschichtung und die Herstellung von Solarzellen wird dieses Projekt neuartige kontinuierliche Flash-Sublimationsverfahren entwickeln und untersuchen, die das auf dem Mond vorhandene Hochvakuum nutzen und dadurch die Notwendigkeit von Lösungsmitteln, wie für traditionelle lösungsbasierten Beschichtungstechnologien, oder die empfindlichen Prozessfenster anderer Ko-Verdampfungsverfahren eliminieren. Zusammen mit vereinfachten Solarzellenarchitekturen werden unsere mondgeeigneten Herstellungsverfahren die Grundlage für eine skalierbare und zuverlässige Solarzellenproduktion auf dem Mond bilden, und darüber hinaus eine vereinfachte Solarzellenproduktion auf der Erde inspirieren. Zuallerletzt beabsichtigen wir, einen miniaturisierten Demonstrator zu entwerfen und zu modellieren, den wir in zukünftigen Folgeprojekten auf dem Mond testen wollen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen