Europa onderzoekt de toepassing van aardse zonne-energietechnologie in de ruimtevaart. Betrouwbare en betaalbare zonne-energie is een essentiële randvoorwaarde voor toekomstige ruimtemissies, omdat vrijwel alle systemen aan boord van satellieten en ruimtevaartuigen afhankelijk zijn van een stabiele energievoorziening. Veel huidige oplossingen worden echter op maat gemaakt en zijn daardoor kostbaar en minder schaalbaar. TNO, MCPV en Airbus Netherlands verkennen daarom een mogelijke samenwerking waarin innovaties uit de terrestrische fotovoltaïsche (PV) sector worden gecombineerd met geavanceerde zonne-energiesystemen voor ruimtevaarttoepassingen. De partijen willen samen onderzoeken hoe kostenefficiënte, hoogwaardige siliciumzonnetechnologieën die zich op aarde al hebben bewezen, toegepast kunnen worden in de ruimte.
De drie partijen brengen ieder hun eigen expertise in als onderdeel van de mogelijke samenwerking. Zo beschikt TNO over specialisme op het gebied van industriële, kostenefficiënte en grootschalige productie van fotovoltaïsche zonnecellen en -panelen voor terrestrische toepassingen. In samenwerking met de Nederlandse maakindustrie ontwikkelde TNO geavanceerde PV-oplossingen die flexibel zijn in ontwerp en vormfactor, en die toepasbaar zijn op een breed scala aan oppervlakken. Deze flexibiliteit kan relevant zijn voor ruimtevaarttoepassingen, waar massa, vorm en efficiënt ruimtegebruik cruciale factoren zijn.
Productie van geavanceerde PV industrialiseren
MCPV is een Europese fabrikant van zonne-energiesystemen die zich richt op de industrialisatie van geavanceerde PV-technologieën. Het bedrijf beschikt over veel praktijkervaring in het ontwerpen, inrichten en exploiteren van zonnecelproductielijnen met een hoog volume. Vanuit deze positie brengt MCPV proceskennis en engineeringcapaciteit in die nodig zijn om innovaties van laboratoriumschaal naar industriële productie te vertalen.
Binnen de samenwerking die momenteel wordt onderzocht, zou MCPV fungeren als partner van de industrie en de schakel vormen tussen de zonneceltechnologie-ontwikkeling van TNO en de ruimtevaartintegratie-expertise van Airbus Netherlands. Het doel is om te onderzoeken hoe siliciumzonnecellen op schaal kunnen worden geproduceerd voor ruimtevaarttoepassingen, zonder dat de kosten exponentieel toenemen.
Zonne-energiesystemen voor de ruimte
Airbus Netherlands produceert onder meer zonnepaneelarrays voor satellieten en levert energieoplossingen voor grote internationale ruimtevaartprogramma’s, waaronder de gezamenlijke Artemis-missies van ESA en NASA. Het bedrijf zet zijn ervaring met het ontwerpen, integreren en kwalificeren van zonne-energiesystemen voor gebruik in de ruimte in als aanvulling op TNO’s expertise in schaalbare PV-productie. Deze combinatie van kennis moet helpen om de kloof te overbruggen tussen technologieontwikkeling op aarde en praktische toepassing in de ruimte.
In lijn met Europese ruimtevaartambities
De Europese Unie (EU) kent de ambitie om onafhankelijke satellietconstellaties te ontwikkelen en de afhankelijkheid van kritieke materialen met beperkte beschikbaarheid te verkleinen. Veel huidige zonne-energiesystemen voor de ruimte maken gebruik van gallium-arseen (GaAs) zonnecellen. Deze leveren weliswaar hoge prestaties, maar zijn volgens TNO kostbaar en worden geproduceerd via een kwetsbare toeleveringsketen. Dit maakt de technologie gevoelig voor geopolitieke en economische schommelingen. Een alternatieve benadering die wordt onderzocht, is het gebruik van hoogwaardige siliciumzonnecellen, die op grote schaal worden toegepast in terrestrische energiesystemen, mits zij voldoende robuust blijken onder ruimtevaartcondities.
Focus op technologieontwikkeling en validatie
De partijen starten als onderdeel van de verkenning enkele gezamenlijke activiteiten op. De focus ligt daarbij op de uitwisseling van technische kennis en het identificeren van terrestrische PV-concepten die geschikt zouden kunnen zijn voor ruimtevaarttoepassingen. Denk daarbij aan technologie van TNO op het gebied van back-contact siliciumzonnecellen, die zeer nauwkeurige pick-and-place-productie mogelijk maakt en voordelen kan bieden in efficiëntie en integratie.
Een van de eerste technische vragen die wordt onderzocht, is hoe zogeheten silicium achterzijdecontactzonnecellen presteren onder specifieke ruimtevaartomstandigheden, zoals deeltjesstraling, extreme thermische cycli en mechanische belasting. In deze fase ligt de nadruk op het begrijpen van de intrinsieke robuustheid van de technologie, zonder de productieprocessen al specifiek aan te passen voor toepassing in de ruimte. De resultaten van deze verkenning zullen richting geven aan mogelijke vervolgstappen en bepalen of verdere ontwikkeling en kwalificatie voor ruimtegebruik haalbaar en zinvol is.
