Für die Solar­energie ins Welt­all

TEXUS-51 startete heute morgen um 9.35 Uhr vom Raumfahrtzentrum Esrange bei Kiruna in Nordschweden aus, erreichte eine Höhe von 259 km und setzte die vier deutschen Experimente  rund sechs Minuten lang der Schwerelosigkeit aus. (Bild: Astrium)

TEXUS-51 startete heute morgen um 9.35 Uhr vom Raumfahrt­zentrum Esrange bei Kiruna in Nord­schweden aus, erreichte eine Höhe von 259 km und setzte die vier deutschen Experi­mente rund sechs Minuten lang der Schwere­losig­keit aus. (Archivbild: Astrium)

TEXUS-51 ist am 23. April 2015 um 9.35 Uhr Mitteleuropäischer Zeit vom Raumfahrtzentrum Esrange bei Kiruna in Nord­schweden in den Weltraum gestartet. Die Forschungs­rakete des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) trug vier deutsche Experimente aus Biologie und Material­forschung in in eine Höhe von 259 Kilometern. Während des rund zwanzig­minütigen Forschungs­flugs befanden sich die Experimente rund sechs Minuten lang in Schwere­losig­keit. Ein Fallschirm brachte die Nutzlasten danach wieder zurück zum Boden.

Qualität und Wirkungsgrad von Solarzellen zu verbessern ist Ziel des Experiments ParSiWal – Bestimmung der kritischen Einfanggeschwindigkeit von Partikeln bei der gerichteten Erstarrung von Solarsilizium im Weltall. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Systeme und Bau­elemente­technologie IISB in Erlangen, der Universität Freiburg und der Universität Bayreuth beschäftigen sich dabei mit dem unerwünschten Einbau von Silizium­karbid-Partikeln, der bei der Kristal­lisation von Silizium­kristallen auftreten kann. Denn bei der indus­triellen Produktion von Silizium-Solarzellen für die Photo­voltaik behindern Silizium­karbid-Partikel die mechanische Bearbeitung des Produktes und verschlechtern den Wirkungsgrad der Solar­zellen. Der Einbau der Partikel in den Silizium­kristall soll deshalb vermieden werden. Die Wissen­schaftler wollen daher experimentell klären, welche Mechanismen für diesen Vorgang verant­wortlich sind. Schwere­losigkeit ist für die Unter­suchungen eine wichtige Voraus­setzung, da die Schwerkraft maßgeblich die Strömung in der Schmelze beeinflusst.

Das ParSiWal-Experiment flog bereits vor drei Jahren und wird in der mit Lampen beheizten ELLI-Ofenanlage durchgeführt. Die Anlage wurde bereits mehrfach erfolgreich als Nutzlast in Texus-Raketen für Kristall­züchtungs­experimente eingesetzt. Vor der Mission wird dazu ein zylin­drischer Silizium­stab mit acht Milli­metern Durchmesser in die Ofenanlage eingesetzt, der ein Depot an Partikeln unter­schied­licher Größe enthält. Kurz nach Erreichen der Schwere­losig­keit wird in dem Silizium­stab in der Umgebung des Partikel-Depots durch eine Induktions­spulen­heizung eine flüssige Schmelz­zone erzeugt. Nachdem sich die Partikel durch Magnet­feld­rühren in der Schmelz­zone verteilen, wird der Siliziumstab verfahren. Dadurch bewegt sich die Schmelzzone durch den Stab und somit auch die Fest-flüssig-Phasengrenze. Durch Variation der Verfahr- bzw. Kristal­lisations­geschwin­digkeit während des Fluges hoffen die Fraunhofer-Forscher, die kritische Einfang­geschwin­digkeit für die Partikel bestimmen zu können. Vor dem Ende der schwerelosen Flugphase wird die Lampen­heizung ausgeschaltet und die Schmelz­zone erstarrt voll­ständig, bevor die Nutzlast am Fallschirm wieder auf der Erde landet. Die Auswertung des Experimentes erfolgt dann im Labor, wo die Forscher zum Beispiel die Partikel­verteilung im Siliziumstab vermessen.

Weitere Nutzlasten waren der Faserlaser-basierter optischer Kammgenerator unter Schwerelosigkeit) FOKUS vom Max-Planck-Institut für Quanten­optik in München, SITI-2 – Signal­transduktion in Zellen des Immun­systems in Schwere­losigkeit der Uni Magdeburg, sowie Transition from columnar to equiaxed solidi­fication in a transparent model alloy TRACE-3 vom Forschungs­zentrum ACCESS in Aachen. (Quelle: DLR)

Links: TEXUS 51/52, SSC GroupSilicon Carbide, Fraunhofer Institute for Integrated Systems and Device Technology IISB  • Züchtung von Si, Ge und GeSi unter Mikro­gravitations­bedingungen, Lehrstuhl Kristallo­graphie (A. Cröll), Albert-Ludwigs-Universität Freiburg i. Br.

Weitere Beiträge: Einstein-Experiment im Höhenflug, pro-physik.de, 24. April 2015A. Pawlak: Forschung zum Abschuss freigegeben, physik-journal.de, 24. April 2013

 

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