När solcellerna flög till rymden

Teknikhistoria

Solcellers användning för elförsörjning upptäcktes redan 1839, men fick bokstavligen en raketstart 1958.

Rymdkapplöpningen blev solcellernas genombrott. När USA gjorde sin första lyckade satellituppskjutning med Vanguard 1 den 17 mars 1958 var det den första satelliten med solceller. 

Amerikanska marinen som hade fått uppdraget att sända upp satelliten hade till en början valt bort solceller eftersom man tyckte det var en oprövad teknik, man ville ha batterier. Efter påtryckningar från Hans Ziegler och ett antal vetenskapsmän blev det en kompromiss: marinen använde solceller, men litade inte helt på dem, utan satte även in batterier i satelliten. 

Vanguard 1 var en liten satellit, 152 mm i diameter med vikten 1,47 kg. På utsidan hade den sex solceller av enkristallint kisel med en storlek på 5x5 cm. De hade tillsammans mindre än 1 W i effekt. Verkningsgraden var runt nio procent. Solcellerna användes för elförsörjning av en radiosändare på blygsamma 5 milliwatt. 

Solcellerna gjorde succé. Batterierna klarade sig bara någon vecka. Efter det fick solcellerna ensamt klara kommunikationen med satelliten. Sändaren slutade att fungera i maj 1964, efter drygt sex år i rymden. 

Satellitfärden blev ett tekniskt genombrott för den fotovoltaiska effekten, som upptäcktes av fransmannen Edmond Becquerel redan 1839. När ett lämpligt material blir belyst uppstår en spänning. Det är grunden till solcellers funktion. De första solcellerna för att producera elektricitet gjordes 1883 av selenskivor. Verkningsgraden på en procent var dock för låg för att den skulle vara praktiskt användbar. 

Några år innan uppskjutningen av Vanguard 1 lyckades Bell labs producera en kiselsolcell med fyra procents verkningsgrad. Ett intensivt arbete gjorde att verkningsgraden raskt kunde ökas under de kommande åren. 

Några år innan uppskjutningen av Vanguard 1 lyckades Bell labs producera en kiselsolcell med fyra procents verkningsgrad. Ett intensivt arbete gjorde att verkningsgraden raskt kunde ökas under de kommande åren. 

Rymdfärderna blev en idealisk första viktig tillämpning för den nya tekniken. Kostnaden – 1956 kostade en solcell med effekten 1 watt nästan 300 dollar medan en kommersiell elproduktionsanläggning då kostade 0,5 dollar per watt – var inte en faktor i rymden. Storlek, vikt, verkningsgrad och livslängd var de krav som spelade störst roll. 

Solcellerna visade sig väl uppfylla kraven för rymdresor. Solinstrålningen är dessutom högre än på jordytan och nästan konstant eftersom den inte störs av någon atmosfär eller molnighet. 

Trots succén såg de amerikanska rymdforskarna solceller som en övergångsfas. Man tänkte sig att framtida satellitet skulle få sin elförsörjning via kärnkraft. Men kärnkraft användes bara i några få satelliter. Genom att öka ytan på solcellerna klarade man elbehovet. Sedan slutet av 1960-talet är solceller allenrådande när det gäller elförsörjning under rymdfärder. 

Lite intressant är att sextio år senare pågår snarlika diskussioner om kärnkraft eller solceller när det gäller vår elförsörjning på jordytan, där solceller ifjol nådde en procent av världens elförsörjning.