La production d’électricité sur la Lune est entre les mains des Estoniens

La cellule solaire semblable à du papier de verre est basée sur la technologie de la poudre monograine développée par les chercheurs de TalTech. La cellule solaire est constituée de milliers de petits cristaux, d’un diamètre de 50 micromètres, intégrés dans un polymère en une seule couche continue. Crédit : Le laboratoire de matériaux photovoltaïques de TalTech

Katriin Kristmann, doctorante en sciences chimiques et des matériaux au TalTech (Université de technologie de Tallinn), a entamé des recherches visant à développer une technologie pour la production de cellules solaires à couche monograine sur la Lune.

Les résultats de cette activité de recherche devraient être utilisés pour fournir de l’électricité aux futurs avant-postes lunaires de l’Agence spatiale européenne (ESA) et de ses partenaires internationaux. L’avant-poste lunaire devrait être établi sur le pôle sud de la Lune dans les prochaines décennies.

La cellule solaire en forme de papier de verre est basée sur la technologie monograin-poudre développée par les chercheurs de TalTech. La cellule solaire est constituée de milliers de petits cristaux, d’un diamètre de 50 micromètres, intégrés dans un polymère en une seule couche continue. Les microcristaux absorbent la lumière du soleil. Pour compléter la cellule solaire, ces microcristaux sont recouverts d’une couche tampon et d’une couche de fenêtre. De cette façon, chaque cristal fonctionne comme une petite cellule solaire individuelle et produit de l’électricité. Ce type de cellules solaires présente de nombreux avantages, tels que la technologie des panneaux solaires légers, qui combine les avantages d’un matériau monocristallin hautement efficace avec la production de panneaux en rouleau à faible coût, ce qui permet la fabrication de panneaux solaires flexibles, légers et rentables pour couvrir de vastes zones à un coût minimal. En principe, la taille et la forme des modules solaires ne sont pas limitées.

Les microcristaux utilisés dans la cellule solaire à couche monograine pourraient être produits à partir d’éléments trouvés dans le sol ou le régolithe de la Lune.

Le matériau potentiel pour les microcristaux serait la pyrite FeS2, ou en d’autres termes “l’or des fous”. Ses éléments, le fer et le soufre, sont assez abondants dans le régolithe lunaire, et le rendement théorique d’une cellule solaire en pyrite atteint 25%.

“Les scientifiques de TalTech travaillent sur la technologie des cellules solaires à couche monograine pour les applications terrestres depuis une vingtaine d’années déjà. L’innovation principale est la couche unique d’absorption de la lumière faite de poudre monocristalline, qui contient des éléments abondants et peu coûteux. Les cellules solaires basées sur cette technologie apporteront des innovations dans le domaine de l’énergie solaire intégrée aux bâtiments”, a déclaré Marit Kauk-Kuusik, responsable du laboratoire des matériaux photovoltaïques chez TalTech.

“Nos premiers contacts avec l’ESA ont été réalisés il y a environ six ans, lorsqu’ils ont trouvé la technologie des cellules solaires à couche monograine prometteuse pour une application spatiale, et nous ont contactés. L’objectif du premier projet de collaboration était de tester l’adéquation de la technologie et son endurance à un environnement spatial hostile ; notre technologie a réussi ces tests. De là est née l’idée de mettre en œuvre la technologie des cellules solaires à couche monograine pour alimenter un futur avant-poste lunaire, et l’objectif a été fixé d’utiliser les matériaux de base disponibles dans le régolithe lunaire”, a déclaré le Dr Taavi Raadik, directeur de thèse de Katriin Kristmann.

“Avoir son propre programme lunaire demande énormément de ressources et est trop coûteux pour un petit pays comme l’Estonie, c’est pourquoi il est sage de s’associer à d’autres acteurs dans ce domaine. Comme nous sommes membres de l’Agence spatiale européenne, il est logique de les soutenir avec nos idées et nos connaissances”, a ajouté le Dr Raadik.

“Les agences spatiales internationales, dont l’ESA, et les entreprises privées sont actuellement très motivées pour préparer un retour sur la surface lunaire, pour des séjours de longue durée. Pour rendre ces activités possibles, il est important de commencer à développer les technologies qui nous permettront de construire et d’exploiter des infrastructures à long terme. Et une façon durable de le faire est d’utiliser les ressources locales pour fabriquer ce dont nous avons besoin. Cette activité de recherche avec TalTech est particulièrement intéressante pour nous, car elle est non seulement très innovante, mais elle s’appuie également sur un savoir-faire qui a mûri pendant plusieurs années chez TalTech. Il est également très agréable de voir que de plus en plus de technologies proviennent d’Estonie, un État membre récent de l’ESA”, a déclaré le Dr Advenit Makaya, co-superviseur du doctorant à l’ESA.

“Nous sommes heureux de constater que l’adhésion de l’Estonie à l’Agence spatiale européenne donne des résultats concrets. Elle a ouvert les portes aux scientifiques de niveau doctorat et aux étudiants en doctorat, ainsi qu’aux stagiaires de niveau master qui peuvent travailler dans les laboratoires de l’ESA et faire partie de la communauté scientifique de l’ESA. Les avantages qui en découlent ne peuvent être surestimés”, a déclaré Madis Võõras, chef du bureau spatial estonien.

La durée prévue du projet est dePendant cette période, les chercheurs de TalTech peuvent utiliser les laboratoires scientifiques et technologiques de l’ESA aux Pays-Bas pour leurs recherches et collaborer avec les meilleurs ingénieurs et chercheurs du monde.