Uzay Macerasında Güneş Enerjisinin Yeni Yüzü: Silikon Paneller Görevde

Uzay keşiflerinin ticarileşmesiyle birlikte, yörüngede ve ötesinde elektrik üretimi için daha uygun maliyetli ve ölçeklenebilir çözümler aranıyor. Bu arayış, Dünya'daki pek çok uygulamada yaygın olarak kullanılan silikon fotovoltaik (PV) teknolojisini yeniden gündeme taşıyor. ABD merkezli Source Energy firması, ticari silikon hücrelerini, uzay ortamına uygun hale getiren modül teknolojileriyle birleştirerek bu alanda önemli adımlar atıyor.

Uzaya Dayanıklı Panel Geliştirme

Source Energy'nin Başkan Yardımcısı Walter Magiera'ya göre, firmanın geliştirdiği modüller, Impulse Space'in Kasım 2023'te fırlatılan LEO Express 1 gibi uzay araçlarında başarıyla kullanıldı. Firmanın Longmont, Colorado'daki üretim tesislerinde otomasyon ve ölçeklendirme çalışmaları devam ediyor. Bu modüllerin üretiminde, Almanya'dan M10 Solar Technologies ve Fraunhofer Güneş Enerjisi Sistemleri Enstitüsü (ISE) tarafından geliştirilen 'shingle-matrix stringer' teknolojisinden faydalanılıyor. Fraunhofer ISE'den Najwa Abdel Latif, hücrelerin şeritler halinde kesilerek birbirine bindirilerek döşendiği bu yöntemin, uzaydaki küçük parçacık çarpmalarından kaynaklanan hasarlara karşı yüksek dayanıklılığı, esnek tasarım imkanı ve aşırı sıcaklık değişimlerine toleransı sayesinde uzay uygulamaları için ideal olduğunu belirtiyor.

Hücre şeritleri, yapıştırıcı kullanılarak birbirine bağlanıp ince cam katmanları arasında kapsülleniyor. Elde edilen kompakt güneş modülleri 321mm x 209mm boyutlarında ve sadece 64 gram ağırlığında.

Yüksek Verimlilik ve Maliyet Hedefleri

Source ve Fraunhofer ISE tarafından geliştirilen prototipler, uzay boşluğu radyasyon koşulları (AM 0) altında ortalama 15.6 Watt güç çıkışı ve %18.8 verimlilik elde etti. Magiera, Colorado'daki üretim hattının bu yıl sonunda yıllık 10 MW kapasiteye ulaşacağını, 2027 ortasına kadar ise 30 MW'a yükseleceğini öngörüyor. Müşteri talebinin yeterli olması halinde, bu kapasitenin yıllık 100 MW'a çıkarılabileceği belirtiliyor. Mevcut ölçekte modüllerin, hacme ve diğer faktörlere bağlı olarak Watt başına 5 ila 8 Dolar arasında teslim edilebildiğini tahmin eden Magiera, ölçek ekonomisi ve otomasyonun artmasıyla bu maliyeti Watt başına 3 Dolar'ın altına indirmeyi hedefliyor. Bu fiyatın rekabetçi olduğunu ve piyasadaki diğer oyuncuların 5 Dolar veya altına inmeyi hedeflediğini ekliyor.

Geleceğin Teknolojileri ve Test Süreçleri

Source Energy, silikon modüllerin yanı sıra, uzay görevlerinde farklı avantajlar sunabilecek Heterojunction ve bakır indiyum galyum selenür (CIGS) ince film teknolojileri üzerinde de Ar-Ge çalışmaları yürütüyor. Ayrıca, tandem perovskit teknolojisi de yakından takip ediliyor, ancak bu teknolojinin uzay uygulamaları için uygun hale gelmeden önce olgun bir tedarik zincirine ihtiyaç duyduğu ifade ediliyor.

Üretilen modüller, Dünya atmosferi dışındaki radyasyon, ani sıcaklık değişimleri gibi zorlu koşullara dayanıklılıklarını kanıtlamak için kapsamlı testlerden geçiriliyor. Source, standart modül tasarımlarını yaklaşık yedi yıllık düşük Dünya yörüngesi (LEO) koşullarını simüle eden 1500 döngü (-110 C ila +90 C) ve 40.000 termal döngü (-70 C ila +80 C) ile proton ve elektron radyasyonuna maruz bıraktı. Fraunhofer ISE testleri, modüllerin yedi yıl sonra başlangıçtaki güç çıkışının %76'sını koruyabileceğini gösteriyor. Mevcut durumda uzayda yerinde testlerin mümkün olmamasına rağmen, modülleri kullanan müşterilerden alınan performans verileri, beklentilerle uyumlu sonuçlar sergiliyor.

Şirketin ürün gamı, mevcut fırlatma araçlarının standart boyutlarına uyum sağlayacak şekilde tasarlanıyor ve farklı güç ihtiyaçlarına göre esneklik sunuyor. Bu yaklaşım, gelecekteki fırlatma sistemleri için de adaptasyon sağlıyor.