Ny solcell för rymden bryter 30 års beroende av sällsynt metall

Rymdteknikföretaget Rocket Lab meddelade på tisdagen att deras nya solcell för rymdfarkoster och satelliter, kallad IMM Apex, nu satts i kommersiell produktion. Cellen uppvisar en verkningsgrad på 31,5 procent vid driftstart och väger 40 procent mindre än konventionella alternativ för rymdbruk. Den stora nyheten i konstruktionen är att den helt saknar substrat av halvledarmetallen germanium – en råvara som rymdsektorn förlitat sig på under de senaste tre decennierna.

Men varför är frånvaron av germanium en så avgörande förändring just nu? I rymden måste solpaneler tåla extrem partikelstrålning och kraftiga temperatursvängningar. För att maximera effektiviteten har satellitbyggare sedan 1990-talet använt flerskiktssolceller odlade på skivor av germanium. Under senare år har dock den globala tillgången på germanium strypts till följd av skärpta handelsrestriktioner och materialknapphet, samtidigt som utbyggnaden av kommunikationssatelliter och orbital infrastruktur driver upp efterfrågan på rymdel till rekordnivåer. Genom att utesluta mineralet minskar tillverkarnas sårbarhet för flaskhalsar i leveranskedjan och skenande råvarupriser.

Hur fungerar då den nya konstruktionen i praktiken? Komponenten bygger på så kallad inverterad metamorf teknik (IMM, Inverted Metamorphic), där halvledarskikten tillverkas i omvänd ordning. Det gör det möjligt att avlägsna det tunga bärande substratet och i stället behålla enbart de aktiva energiomvandlande lagren. Resultatet är en markant högre specifik effekt, mätt i watt per kilo. Dessutom har cellen utformats som en direkt mekanisk och elektrisk ersättare för äldre germaniumbaserade celler, vilket innebär att satellittillverkare kan integrera den i sina befintliga rymdsystem utan att behöva rita om hårdvaran.