Conversion de poussière de lune en cellules solaires
La poussière de lune devient rapidement un matériau magique à partir duquel il est possible d’extraire de l’oxygène et d’autres éléments tels que le titane. Ces éléments peuvent être compactés pour former des briques permettant de construire des abris lunaires ou du lunarcrete pour lier ces briques. Et maintenant, les scientifiques ont montré comment le régolithe lunaire peut être transformé en cellules solaires. Felix Lang, de l’Université de Potsdam en Allemagne, a déclaré dans un communiqué : De l’extraction d’eau pour le carburant à la construction de maisons avec des briques lunaires, les scientifiques ont trouvé des moyens d’utiliser la poussière de lune. Maintenant, nous pouvons également la transformer en cellules solaires, fournissant ainsi l’énergie nécessaire à une future cité lunaire. Les cellules solaires traditionnelles utilisent du verre fabriqué sur Terre, qui peut être relativement lourd et augmenter les coûts de lancement. La fabrication de cellules solaires sur la lune à partir de matériaux locaux est donc une proposition attrayante. Une vision de la future fabrication de cellules solaires sur la lune, utilisant le régolithe brut, montre des robots qui collectent le régolithe brut et l’apportent à une installation de production qui fabrique des cellules solaires basées sur la pérovskite. Plus tard, des rovers automatisés ou des astronautes installeront les cellules solaires produites pour alimenter les futurs habitats lunaires ou même les villes. Pour tester l’idée, Lang a dirigé une équipe qui a expérimenté avec un simulateur de poussière lunaire. Les échantillons de matériau provenant de la lune sont rares et précieux pour les scientifiques. Par conséquent, il existe une industrie artisanale, dirigée par le Laboratoire de développement de simulateurs de la NASA, qui crée différents types de régolithe lunaire simulé. Le groupe de Lang a fait fondre une partie de ce simulateur pour former du moonglass. Il s’agit d’un processus simple qui ne nécessite aucune purification difficile et qui peut être réalisé simplement en concentrant la lumière du soleil qui tombe sur la lune pour atteindre des températures élevées. Le moonglass est ensuite combiné avec de la pérovskite, un matériau cristallin couramment utilisé dans les cellules solaires pour absorber la lumière du soleil, ce qui excite les électrons dans leur structure atomique. Une électrode attire ensuite ces électrons excités et crée un courant électrique. Une équipe de scientifiques de Blue Origin, la société aérospatiale de Jeff Bezos, a précédemment proposé une méthode similaire de construction de cellules solaires sur la lune. Le moonglass présente plusieurs avantages par rapport au verre traditionnel fabriqué à partir de matériaux terrestres. Dans l’espace, le verre ordinaire a tendance à brunir, ce qui commence à bloquer une partie de la lumière solaire entrante, réduisant ainsi l’efficacité d’une cellule solaire. Le moonglass a déjà une teinte brune naturelle en raison des impuretés présentes dans le régolithe, ce qui l’empêche de brunir davantage. Il est également plus résistant aux radiations, ce qui est une considération importante dans l’espace lorsque des rayons cosmiques circulent en tout sens. Là où les cellules solaires basées sur le moonglass font défaut, c’est en termes d’efficacité. Les cellules solaires traditionnelles utilisées dans l’espace ont une efficacité, c’est-à-dire le pourcentage de lumière solaire incidente convertie en électricité, compris entre 30% et 40%. Les cellules solaires basées sur le moonglass ont actuellement une efficacité de seulement 10%, mais l’équipe de Lang pense pouvoir atteindre une efficacité de 23% en éliminant certaines des impuretés présentes dans le moonglass. Même si cela n’est pas possible, une efficacité plus faible n’est pas nécessairement un problème. Vous n’avez pas besoin de cellules solaires ultra-efficaces à 30% ; vous en fabriquez simplement davantage sur la lune, explique Lang. De plus, il y a des avantages à fabriquer les cellules solaires sur la lune ; cela réduit la masse de lancement et les coûts depuis la Terre, ce qui permet d’économiser 99% du poids des matériaux transportés. Il reste encore des questions sans réponse. Fabriquer des cellules solaires à partir d’un simulateur de poussière lunaire dans les conditions de gravité normales sur Terre est une chose ; les fabriquer dans une faible gravité en est une autre, et il se peut que la faible gravité affecte la formation du moonglass. Les solvants utilisés pour traiter la pérovskite peuvent également se dégrader lorsqu’ils sont exposés à des conditions de vide, tandis que les fortes variations de température entre le jour et la nuit lunaire peuvent affecter la stabilité de la cellule solaire lorsque les matériaux se dilatent et se contractent. Pour tenter de répondre à certaines de ces incertitudes, l’équipe de Lang plaide en faveur d’une mission à petite échelle sur la lune pour tester les cellules solaires dans des conditions lunaires réelles. Les récompenses pourraient être énormes, en fournissant l’énergie aux bases lunaires et en rendant la possibilité d’une installation à long terme sur la lune plus plausible. Une telle base pourrait être située au pôle sud de la lune, où il y a beaucoup de glace d’eau cachée à l’intérieur de cratères constamment à l’ombre, et d’où le soleil est constamment visible, évitant ainsi les nuits de deux semaines ailleurs sur la lune qui limitent les missions alimentées par l’énergie solaire. La recherche est décrite dans un article publié dans le journal Device aujourd’hui (3 avril).
