A mesma sujeira que se apega às botas dos astronautas pode um dia manter as luzes acesas. Em um estudo publicando 3 de abril no Cell Press Journal Dispositivoos pesquisadores criaram células solares feitas de poeira da lua simulada. As células convertem a luz solar em energia com eficiência, suportam danos à radiação e mitigam a necessidade de transportar materiais pesados para o espaço, oferecendo uma solução potencial para um dos maiores desafios da exploração espacial: fontes de energia confiáveis.
“As células solares usadas no espaço agora são incríveis, atingindo eficiências de 30% a 40%, mas essa eficiência tem um preço”, diz o pesquisador principal Felix Lang, da Universidade de Potsdam, na Alemanha. “Eles são muito caros e são relativamente pesados porque usam vidro ou uma folha grossa como cobertura. É difícil justificar levantar todas essas células no espaço”.
Em vez de transportar células solares da Terra, a equipe de Lang está procurando materiais disponíveis na própria lua. Eles pretendem substituir o vidro feito por terra por vidro criado a partir do regolito lunar-os detritos de superfície frouxos e rochosos da lua. Somente essa mudança pode reduzir a massa de lançamento de uma espaçonave em 99,4%, reduzir 99% dos custos de transporte e tornar os acordos lunares de longo prazo mais viáveis.
Para testar a idéia, os pesquisadores derreteram uma substância projetada para simular a poeira da lua em Moonglass e a usaram para construir um novo tipo de célula solar. Eles criaram as células combinando moonglass com perovskita – uma classe de cristais mais baratos, mais fáceis de fazer e muito eficiente para transformar a luz do sol em eletricidade. Para cada grama de material enviado ao espaço, os novos painéis produziam até 100 vezes mais energia do que os painéis solares tradicionais.
“Se você reduzir o peso em 99%, não precisará de células solares de 30% ultra-eficientes, basta fazer mais delas na lua”, diz Lang. “Além disso, nossas células são mais estáveis contra a radiação, enquanto os outros se degradariam com o tempo”.
Quando a equipe enfatizou as células solares com radiação de grau espacial, as versões Moonglass superaram as fabricadas na Terra. O vidro padrão doura lentamente no espaço, bloqueando a luz solar e reduzindo a eficiência. Mas Moonglass tem uma tonalidade marrom natural de impurezas na poeira da lua, que estabiliza o vidro, impede que ele escurece e torna as células mais resistentes à radiação.
Tornar Moonglass, descobriu a equipe, é surpreendentemente simples. Não requer purificação complexa e a luz solar concentrada sozinha pode fornecer as temperaturas extremas necessárias para derreter o regolito lunar no vidro. Ajustando a espessura do moonglass e ajustando a composição da célula solar, a equipe conseguiu obter 10% de eficiência. Com moonglass mais claras que permitem mais luz, eles acreditam que podem atingir 23%.
Ainda assim, a lua representa desafios que a Terra não. A gravidade mais baixa pode mudar como as formas de moonglass. Os solventes usados atualmente para processar perovskite não funcionam no vácuo da lua. As mudanças de temperatura selvagem podem ameaçar a estabilidade dos materiais. Para descobrir se suas células solares de poeira da lua são realmente viáveis, a equipe espera lançar um experimento de pequena escala para a lua para testá-las em condições lunares reais.
“De extrair água para combustível para construir casas com tijolos lunares, os cientistas estão encontrando maneiras de usar a poeira da lua”, diz Lang. “Agora, também podemos transformá -lo em células solares, possivelmente fornecendo a energia que uma futura cidade da lua precisará”.
Esta pesquisa foi apoiada por financiamento da Volkswagen Foundation for Funding através do programa Freigeist Q14.