Fraunhofer ISE und Source Energy entwickeln günstigere PV-Module für Satelliten

(28.08.2026) Das US-Unternehmen Source Energy hat zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE eine neue Generation von Photovoltaik-Modulen für Satelliten auf Basis von Silizium-Solarzellen entwickelt. Die Solarmodule und Solarflügel verfügen über eine spezielle Verschaltungstechnik der Zellen. Zusammen mit den vergleichsweise günstigen Silizium-Solarzellen, lässt sich dadurch eine deutlich kostengünstigere Fertigung realisieren als mit der bislang in der Raumfahrt üblichen III-V-Halbleitertechnologie. Durch den Einsatz eines Schindel-Matrix-Stringers der M10 Solar Equipment GmbH kann Source Energy die Module innerhalb von unter sechs Monaten nach Bestellung liefern.

Alternative zur teuren III-V-Technik

Solarzellen aus III-V-Halbleitermaterialien gelten bislang als Standardlösung für die Energieversorgung von Satelliten. Allerdings schränken ihr hoher Preis und die begrenzte Verfügbarkeit den Einsatz bei kommerziellen Missionen deutlich ein.

Die neu entwickelten Silizium-Module zeichnen sich u.a. durch ihre Kompaktheit sowie ihr geringes Gewicht aus. Bei einer Fläche von 629 cm² (321 mal 209 mm) bringen sie lediglich 64 g auf die Waage. In Tests erzielten die Prototypen im Schnitt eine Leistung von 15,6 W, vereinzelt wurden sogar 16,1 W erreicht, bei einem mittleren Wirkungsgrad von 18,8 % (gemessen unter AM0-Bedingungen bei 25 °C). Mit einer spezifischen Leistung von 252 W/kg bewegen sich die Module damit im Bereich vergleichbarer Siliziumprodukte.

Für die Verschaltung der Zellen kommt die sogenannte Schindel-Matrix-Technologie zum Einsatz. Dabei werden die Solarzellen in schmale Streifen geschnitten und leicht überlappend sowie versetzt zueinander angeordnet. Die elektrische Verbindung übernimmt ein leitfähiger Klebstoff. Für die industrielle Fertigung dieser Verschaltungsart hat der Maschinenbauer M10 Solar Equipment GmbH einen eigenen Stringer entwickelt. Nach einer erfolgreichen Testphase im Module-TEC des Fraunhofer ISE in Freiburg nahm Source Energy die Anlage im Juni 2026 in der eigenen Produktion in Colorado in Betrieb.

Verschaltungsprinzip sorgt für Stabilität im All

Nach Angaben von Najwa Abdel Latif, die das Projekt beim Fraunhofer ISE leitet, sprechen vor allem drei Eigenschaften für den Einsatz der Schindel-Matrix-Verschaltung im Weltraum: die Unempfindlichkeit gegenüber punktuellen Beschädigungen etwa durch Mikrometeoriten, die flexible Gestaltung des Zell-Layouts sowie die hohe Toleranz gegenüber starken Temperaturschwankungen.

Kommt es zu einer Beschädigung des Moduls, kann der Strom dank der matrixförmigen Anordnung der Zellen einfach um die betroffene Stelle herumgeleitet werden. Zudem lässt sich das Layout aus Zellreihen und Zellspalten flexibel an den jeweiligen Spannungs- und Strombedarf des Satelliten anpassen.

Laut Abdel Latif eignet sich die Schindel-Matrix-Technik für Wafer-basierte Solarzellen mit vorder- und rückseitigem Kontakt, etwa PERC- oder Silizium-Heterojunction-Zellen. Dafür sei keine Anpassung bestehender Produktionslinien nötig. Auch mit Blick auf künftige Silizium-Perowskit-Tandemzellen sieht sie durch das eingesetzte Niedertemperatur-Fügeverfahren keine technischen Hürden.

Tests belegen Eignung für den Dauereinsatz im All

Da Weltraummissionen eine hohe Beständigkeit gegenüber extremen Temperaturschwankungen voraussetzen, wählte das Forschungsteam des Fraunhofer ISE bei der Modulentwicklung gezielt Materialien aus, die auch unter solchen Bedingungen zuverlässig funktionieren. 

In umfangreichen Weltraumqualifikationstests wies Source Energy nach, dass die neuen Module die geforderte 25 %-Schwelle für Raumfahrtanwendungen einhalten. Selbst nach sieben Jahren Betrieb im All ist demnach noch mit rund 76 % der ursprünglichen Leistungsabgabe zu rechnen.