PTFE in der Photovoltaik, Auswirkungen auf die Entwicklung der Weltraumforschung
20 Dezember 2022
Die Photovoltaik wurde in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts entdeckt, und der Stoff PTFE wurde 1938 zufällig erfunden. Noch im selben Jahr revolutionierte PTFE den Herstellungsmarkt und wurde bald zum besten Stromträger in der Photovoltaik.
Eine kurze Geschichte der Fotovoltaik
1839 entdeckte ein junger französischer Experimentalphysiker, Henry Becquerel, den photoelektrischen Effekt. Als er mit zwei Metallelektroden in einer leitenden Lösung experimentierte, entdeckte er, dass das Gerät mit Licht bestrahlt wurde, um die Spannung zu erhöhen. Der Forscher musste jedoch weitere Versuche aufgeben, da die Photovoltaik die damals bekannten Gesetze der Physik zu verletzen schien.
Erst 1904 veröffentlichte Einstein eine Arbeit über den photoelektrischen Effekt. Seitdem hält die gesamte wissenschaftliche Gesellschaft die Photovoltaik nicht mehr für eine wissenschaftliche Mystifikation. Einstein erhielt 1921 den Nobelpreis für Physik, auch dank dieser Entdeckung.
Leider wurde die Technologie aufgrund der geringen Effizienz und der hohen Produktionskosten von Selen, das damals in der Photovoltaik verwendet wurde, bis in die 1950er Jahre übersehen. Bis zur Verwendung der revolutionären Substanz PTFE, dank derer bereits 1958 der erste mit photovoltaischer Energie betriebene Satellit erfolgreich in die Umlaufbahn gebracht wurde („Voyager I“, 18. März 1958).
Damit begann für die Photovoltaik eine neue Ära und sie hat den Markt und die Welt der Wissenschaft und Technologie maßgeblich beeinflusst. Es gibt keine andere Möglichkeit, ein Raumfahrzeug langfristig und zuverlässig mit Strom zu versorgen. Außerdem nutzen seitdem fast alle Raumfahrzeuge im Weltraum die Photovoltaik als Energiequelle.
In PTFE-Membranstrukturen integrierte Photovoltaik
In den 1950er Jahren wurde die Photovoltaik-Technologie entwickelt, die die direkte Integration von Solarzellen in Membranmaterialien ermöglichte. Die Technologie wurde PTFE-Bänder genannt und basierte auf extrem flexiblen, amorphen Dünnschicht-Solarzellen, die in PTFE-Laminate eingebettet war. Dieses Material war haltbarer als PVC-Membranen; es war UV-beständig und hatte eine hohe Resistenz gegen Verschmutzung.
In diesen Situationen werden die photovoltaischen Elemente nicht nur zur Stromerzeugung verwendet. Die Photovoltaik-Membran ist zwischen zwei unterschiedlich dicken PTFE-Schichten eingebettet. Dieser Laminierungsprozess schützt die Zellen effektiv vor Belastung und Spannung, aber auch vor Feuchtigkeit und Witterungseinflüssen.
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