Ontwikkeling betaalbare, hoogwaardige zonne‑energie voor toekomstige ruimtemissies

Tegen deze achtergrond verkennen TNO, MCPV en Airbus Netherlands een mogelijke samenwerking waarin innovaties uit de terrestrische fotovoltaïsche (PV) sector worden gecombineerd met geavanceerde zonne‑energiesystemen voor ruimtevaarttoepassingen. De ambitie is om te onderzoeken hoe kostenefficiënte, hoogwaardige silicium‑zontechnologieën die zich op aarde al hebben bewezen toepasbaar kunnen worden gemaakt voor gebruik in de ruimte.

Complementaire expertise: van aarde tot baan om de aarde

TNO beschikt over langdurige expertise op het gebied van industriële, kostenefficiënte en grootschalige productie van fotovoltaïsche zonnecellen en ‑panelen voor terrestrische toepassingen. In nauwe samenwerking met de Nederlandse maakindustrie heeft TNO geavanceerde PV‑oplossingen ontwikkeld die flexibel zijn in ontwerp en vormfactor en die toepasbaar zijn op uiteenlopende oppervlakken.

MCPV is een Europese fabrikant van zonne‑energiesystemen die zich specialiseert in de industrialisatie van geavanceerde PV‑technologieën. Met praktijkervaring in het ontwerpen, inrichten en exploiteren van hoog‑volume zonnecelproductielijnen brengt MCPV de proceskennis en engineeringcapaciteit in die nodig zijn om innovaties van laboratoriumschaal naar industriële productie te vertalen.

Binnen deze verkenning fungeert MCPV als partner van de industrie en vormt het de schakel tussen de zonneceltechnologie‑ontwikkeling van TNO en de ruimtevaart‑integratie‑expertise van Airbus Netherlands, met als doel te onderzoeken hoe silicium zonnecellen op schaal kunnen worden geproduceerd voor ruimtevaarttoepassingen.

Airbus Netherlands is een internationaal toonaangevende leverancier van vlucht‑bewezen zonnepaneelarrays voor satellieten en levert energieoplossingen voor grote internationale ruimtevaartprogramma’s, waaronder de gezamenlijke Artemis‑missies van ESA en NASA. De ervaring van Airbus Netherlands met het ontwerpen, integreren en kwalificeren van zonne‑energiesystemen voor de veeleisende ruimteomgeving vormt een duidelijke aanvulling op TNO’s expertise in schaalbare PV‑productie en technologische innovatie.

Gezien de snelle ontwikkeling van terrestrische PV‑technologie in de afgelopen decennia, met name op het gebied van rendement, productienauwkeurigheid en kostenreductie, zien beide organisaties potentieel in het vertalen van deze volwassen aardse concepten naar toepassingen in de ruimte.

Bijdrage aan Europese ruimtevaartambities

De verkenning van deze samenwerking sluit aan bij bredere Europese ambities om onafhankelijke satellietconstellaties te ontwikkelen en de afhankelijkheid van kritieke materialen met beperkte beschikbaarheid te verkleinen. Veel huidige zonne‑energiesystemen voor de ruimte maken gebruik van gallium‑arseen (GaAs) zonnecellen, die weliswaar hoge prestaties leveren, maar ook gepaard gaan met aanzienlijke kosten en kwetsbaarheden in de toeleveringsketen.

Een alternatieve benadering die wordt onderzocht, is het gebruik van hoogwaardige siliciumzonnecellen, die op grote schaal worden toegepast in terrestrische energiesystemen, mits zij voldoende robuust blijken onder ruimtevaartcondities.

Focus op technologieontwikkeling en validatie

De eerste gezamenlijke activiteiten richten zich op de uitwisseling van technische kennis en het identificeren van terrestrische PV‑concepten die geschikt zouden kunnen zijn voor ruimtevaarttoepassingen. Een centraal thema is de eigen expertise van TNO op het gebied van back‑contact siliciumzonnecellen, die zeer nauwkeurige pick‑and‑place‑productie mogelijk maken. Deze technologie staat bekend om haar ontwerpflexibiliteit en de goede aansluiting bij geautomatiseerde industriële productieprocessen.

Een van de eerste technische vragen die wordt onderzocht, is hoe silicium back‑contact zonnecellen presteren onder specifieke ruimtevaartcondities, zoals:

• deeltjesstraling,
• extreme thermische cycli, en
• mechanische belasting.

In deze fase ligt de nadruk op het begrijpen van de intrinsieke robuustheid van de technologie, zonder de productieprocessen al specifiek aan te passen voor toepassing in de ruimte.

Vooruitblik

Door expertise op het gebied van PV‑productie uit zowel de terrestrische als de ruimtevaartsector samen te brengen, willen TNO en Airbus Netherlands verkennen hoe zonne‑energieopwekking en ‑toepassing in de ruimte anders kan worden vormgegeven. Hoewel de samenwerking zich nog in een verkennende fase bevindt, onderstreept zij een bredere trend: het benutten van volwassen aardse technologieën om innovatie te versnellen en kosten te verlagen in de ruimtevaartsector.

Een gezamenlijke innovatie‑route

Deze verkenning laat zien hoe langetermijnonderzoek, industriële ervaring en systeemintegratie samen kunnen bijdragen aan het aanpakken van nieuwe uitdagingen in de ruimtevaart. Door te onderzoeken hoe volwassen terrestrische PV‑technologie functioneert onder ruimtevaartcondities, willen TNO en Airbus Netherlands bijdragen aan innovaties die zowel prestaties als betaalbaarheid ondersteunen voor toekomstige satellietmissies.

Nu Europa zijn strategische autonomie in de ruimte wil versterken, wordt het vermogen om voort te bouwen op bewezen aardse technologieën steeds belangrijker. Het onderzoeken van de toepasbaarheid van geavanceerde silicium‑gebaseerde fotovoltaïsche technologieën voor ruimtemissies biedt perspectief om het technologisch instrumentarium te verbreden en de weerbaarheid van de toeleveringsketen te versterken.

Door te evalueren hoe mature PV‑technologie presteert in de ruimte, wil TNO bijdragen aan oplossingen die prestaties, betaalbaarheid en schaalbaarheid combineren voor toekomstige satellietmissies.