Uzay Pazarı İçin Silikon Güneş Panelleri Geliştiriliyor, Maliyetler Düşürülüyor

Uzaydaki ticari faaliyetlerin artmasıyla birlikte, uzay ortamında daha uygun maliyetli ve büyük ölçekli elektrik üretimi ihtiyacı doğuyor. Bu gereksinimler, karasal silikon fotovoltaik (PV) teknolojilerinin önemini göz ardı edilemez kılıyor. ABD merkezli Source Energy şirketi, ticari silikon hücreleri ve modül teknolojilerini bir araya getirerek uzay koşullarına uygun çözümler sunuyor.

Uzaya Uygun Modül Teknolojileri

Source Energy, Impulse Space'in LEO Express 1 uydusu gibi çeşitli uzay aracı üreticilerine modül tedarik etti. Şirket, Almanya'dan M10 Solar Technologies ve Fraunhofer Güneş Enerjisi Sistemleri Enstitüsü (ISE) tarafından geliştirilen shingle-matrix stringer teknolojisini kullanıyor. Bu teknoloji, hücreleri şeritler halinde keserek ve bunları kaydırılmış bir düzende yerleştirerek çalışıyor. Fraunhofer ISE'den Najwa Abdel Latif'e göre bu yöntem, küçük uzay enkazlarının neden olabileceği yerel fiziksel hasara karşı dayanıklılık, esnek yerleşim imkanı ve aşırı sıcaklık farklarına toleransı sayesinde uzay uygulamaları için özellikle uygun.

Hücre şeritleri yapıştırıcı ile birbirine bağlanıp, ince cam katmanları arasına kapsülleniyor. Sonuç, 321mm x 209mm boyutlarında ve 64 gram ağırlığında kompakt bir güneş modülü oluyor. Source ve Fraunhofer ISE tarafından geliştirilen prototipler, uzay ışınımı koşullarında (AM 0) ortalama 15.6 W güç çıkışı ve %18.8 verimlilik elde etti.

Üretim Kapasitesi ve Maliyet Hedefleri

Source Energy Başkan Yardımcısı Walter Magiera, şirketin Colorado'daki üretim hattının yıl sonuna kadar yıllık 10 MW kapasiteye ulaşmasını, 2027 ortasına kadar ise 30 MW'a yükseltilmesini bekliyor. Müşteri talebinin yeterli olması durumunda bu kapasitenin 100 MW'a çıkabileceğini belirtiyor. Mevcut ölçekte modüllerin hacme ve diğer faktörlere bağlı olarak Watt başına 5 ila 8 dolar arasında bir maliyetle sunulabileceğini tahmin eden Magiera, ölçek büyütme ve otomasyon sayesinde bu rakamı 3 dolar/Watt'ın altına indirmeyi hedefliyor. Bu fiyatın rekabetçi olacağını ve piyasadaki diğer oyuncuların da benzer hedeflere ulaşmaya çalıştığını ekliyor. Magiera, maliyetlerin düşürülmesinde üretim verimliliği ve tedarik zinciri maliyetlerinin belirleyici olacağını vurguluyor.

Şirket, silikon modüllerin yanı sıra Heterojunction ve bakır indiyum galyum selenit (CIGS) ince film teknolojilerini de geliştiriyor. Bu teknolojiler, uzay konuşlandırmaları için farklı avantajlar sunuyor. Ayrıca, karasal PV'deki gelişimine benzer şekilde, tandem perovskit teknolojileri de takip ediliyor, ancak bu teknolojinin uzay uygulamaları için olgun bir tedarik zincirine ihtiyaç duyacağı düşünülüyor.

Zorlu Uzay Koşullarına Dayanıklılık

Modüller, radyasyon, ani sıcaklık değişimleri ve Dünya atmosferi dışındaki diğer zorlu koşullara dayanıklılığı sağlamak için kapsamlı testlerden geçiriliyor. Source, standart modül tasarımlarını -110°C ile +90°C arasında 1.500 döngü ve -70°C ile +80°C arasında 40.000 termal döngüye maruz bıraktı. Ayrıca, düşük Dünya yörüngesinde yedi yıllık bir süreye karşılık gelen proton ve elektron radyasyonuna maruz bırakma testleri de yapıldı. Fraunhofer ISE testleri, Source'un PV modüllerinin yedi yıl uzayda kullanıldıktan sonra başlangıçtaki güçlerinin %76'sını koruyabileceğini doğruluyor. Kaynaklar, modül performans verilerinin müşteriler tarafından gönüllü olarak paylaşıldığını ve beklentiler doğrultusunda performans gösterdiklerini belirtiyor.