In der gemeinsam vom American National Standards Institute (ANSI) und dem American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) herausgegebenen Norm „AIAA S-111A-2014 Qualification and Quality Requirements for Space Solar Cells“ werden kristallines Silizium und Galliumarsenid verwendet und Mehrfachverbindungen für Raumfahrtanwendungen werden beschrieben. Qualifizierungs- und Qualitätsanforderungen für Solarzellentypen werden beschrieben. Dazu gehören Qualitätssysteme von Solarzellenherstellern und Anforderungen an die Charakterisierung von Solarzellen.
Anforderungen an die Abnahmeprüfung von Chargen sind in der aktuellen Fassung dieser Norm nicht definiert. Bei der Einführung eines neuen Solarzellendesigns ist Kompetenz gefragt. Eine Delta-Qualifizierung ist erforderlich, wenn Änderungen an den Materialien und Prozessen vorgenommen werden, die zur Herstellung einer qualifizierten Zelle verwendet werden. Sofern Material- und Prozessänderungen begrenzt sind, können diese im Rahmen einer Delta-Qualifizierung berücksichtigt und bewertet werden.
Die Delta-Qualifizierung sollte darauf basieren, wie sich Änderungen auf die Leistung und Zuverlässigkeit der Zelle auswirken können. Die Begründung für die Delta-Qualifizierung und eine detaillierte Beschreibung der Änderungen müssen anhand des Delta-Qualifizierungsberichts dokumentiert werden. Eine Änderung der lateralen Abmessungen eines qualifizierten Zelltyps erfordert keine Delta-Qualifizierung oder Requalifizierung.
Ein früherer Beitrag konzentrierte sich auf den AIAA-Standard S-117-2010, der ein spezifisches Verifizierungsprogramm für jedes Raumfahrtsystem empfiehlt. Der AIAA S-111A-Standard standardisiert Testprotokolle in der Raumfahrtindustrie, die mit diesen Solarzellen interagieren. Solarenergie, die die natürliche Energie nutzt, die von der Sonne auf die Erde abgestrahlt wird, ist eine sehr beliebte Quelle zur Stromerzeugung.
Die am häufigsten genutzte Methode zur Gewinnung von Sonnenenergie ist die Solarphotovoltaik (PV). Dafür sind in der Regel Panels aus Silizium erforderlich, die Photonen absorbieren, um den Halbleiter mit Strom zu versorgen und Energie zu erzeugen. PV-Anlagen werden auf den Dächern von Gebäuden und manchmal auch in leeren Räumen auf dem Boden platziert. Der durchschnittliche Wirkungsgrad dieser Siliziumpaneele liegt bei etwa 15 Prozent. Mehrere andere Materialien für Solarmodule befinden sich derzeit in der Forschung und Entwicklung. Hierzu zählt vor allem Perowskit, das einen hohen Wirkungsgrad von etwa 20 Prozent aufweist.
Allerdings ist die Sonne in Raumfahrzeugen viel weiter fortgeschritten. Anstelle von Silizium bevorzugen Raumfahrtorganisationen die Verwendung von Galliumarsenid als Hauptbestandteil von Solarmodulen. Das National Renewable Energy Laboratory hat bestätigt, dass Galliumarsenid einen Wirkungsgrad von mehr als 30 Prozent hat. Aufgrund ihrer hohen Kosten sind diese Solarmodule im Allgemeinen nur im Weltraum einsetzbar.
Der AIAA S-111A-Standard ist ein Standard, der Anforderungen zur Überprüfung des vorhersehbaren Betriebs weltraumgestützter Solarzellen festlegt. Dieser Standard berücksichtigt die besondere Sorgfalt, die für Solarmodule im Weltraum erforderlich ist, da diese nur sehr schwer zugänglich und zu verwalten sind.
Aufgrund der Verschlechterung nimmt die Effizienz des Systems mit der Zeit ab. Je nach Standort des Systems kann die Verschlechterung unterschiedlich schnell eintreten. Diese Norm empfiehlt verschiedene Testmethoden, um den Zustand des Sonnensystems und seine Anfälligkeit für Schäden zu verstehen. Die grundlegendste dieser Methoden ist eine visuelle Inspektion, um das System auf sichtbare Unregelmäßigkeiten zu untersuchen. Eine weitere wichtige Prüfmethode ist die elektrische Prüfung, die an jedem Strang oder Satz in Reihe geschalteter Solarzellen durchgeführt werden sollte, um die elektrischen Kapazitäten zu ermitteln. Da sich diese Solarmodule im Weltraum befinden, sind sie sehr rauen Bedingungen ausgesetzt. Daher sind Tests auf extreme Hitze und Kälte, Biegung sowie Protonen- und Elektronenexposition äußerst wichtig.
Diese Richtlinien helfen dabei, die für die Panels erforderlichen Betriebs- und Wartungsarbeiten zu bestimmen und eine Schätzung für die Lebensdauer des Systems bereitzustellen. Richtlinien für Weltraum-Solarmodule werden auch in der Norm „AIAAS-112A-2013 Qualifikations- und Qualitätsanforderungen für elektrische Komponenten in Weltraum-Solarmodulen“ behandelt.
Neben den zahlreichen Test-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien, die es für Unternehmen in verschiedenen Branchen anbietet, bietet unsere Organisation mit ihrem geschulten und fachkundigen Personal und ihrer fortschrittlichen technologischen Ausrüstung auch Testdienstleistungen an, die in der „AIAA S-111A-2014 Qualifikation und Qualität“ definiert sind „Anforderungen an Weltraumsolarzellen“-Standard. gibt.
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