Tenk deg at vinduene dine lager strøm – samtidig som du kan se rett gjennom dem. Nå er forskerne et stort skritt nærmere virkeligheten.
Forskere i Tyskland har utviklet større, halvgjennomsiktige organiske solcellemoduler – med produksjonsmetoder som kan skaleres opp til industriell produksjon.
Les: Diego Maradonas «Guds hånd»-ball solgt for millioner på auksjon
Ved Universitetet i Freiburg og Fraunhofer-instituttet for solenergisystemer ISE har de laget organiske solcellemoduler på 14,5 x 14,5 centimeter. Panelene slipper i gjennomsnitt 43,2 prosent av synlig lys gjennom, samtidig som de omdanner sollys til elektrisitet med en virkningsgrad på opptil 9,26 prosent. Resultatene er publisert i tidsskriftet Joule.
Organiske solceller – en helt annen type teknologi
Organiske solceller skiller seg radikalt fra de tradisjonelle silisiumpanelene vi ofte ser på tak. De lysabsorberende materialene består hovedsakelig av karbonholdige forbindelser – og kan gjøres tynne, lette og fleksible. De kan også konstrueres for å slippe gjennom bestemte bølgelengder av lys.
Det gjør dem særlig attraktive der vanlige, ugjennomsiktige solceller ikke passer – som vinduer, glassfasader, drivhus og biltak.
Fra laboratorium til storskala
En av de største utfordringene har vært å overføre lovende laboratorieforsøk til kommersielle produkter i større format. Små eksperimentelle celler lages ofte nøye for hånd under strengt kontrollerte forhold. Å produsere samme teknologi over store flater – uten å tape ytelse – er langt vanskeligere.
Nå har de tyske forskerne løst problemet ved å bruke to etablerte produksjonsmetoder: sputtering og slot-die coating.
Slot-die coating fordeler tynne, kontrollerte lag av materiale jevnt over en overflate, og kan tilpasses storskalaproduksjon. Forskerne lyktes med å bruke metoden på samtlige solcellelag – uten nevneverdig ytelsestap under skaleringen.
Modulene inneholder mer enn 100 individuelle solceller, sammenkoblet ved hjelp av presis laserteknologi. Hver celle har en bakre elektrode som reflekterer nær-infrarødt lys, et organisk halvlederlag som absorberer lys, og en gjennomsiktig toppelektrode. Toppelektroden er laget av den ledende polymeren PEDOT:PSS – ikke metall. En nyutviklet versjon av dette materialet har forbedret modulenes gjennomsiktighet.
Avveiningen: lysinnslipp vs. strømproduksjon
Det finnes fremdeles en uunngåelig avveining med gjennomsiktig solteknologi: jo mer sollys som slippes gjennom, jo mindre lys er tilgjengelig for strømproduksjon.
Likevel tror forskerne at de nå kan forbedre gjennomsiktigheten ytterligere uten å redusere virkningsgraden nevneverdig. Organiske solcellemoduler som slipper gjennom over halvparten av det synlige lyset, kan potensielt erstatte vanlig glass i vinduer og drivhus.
Lavere gjennomsiktighet kan også være nyttig der tonede glassflater allerede er ønskelig – som biltak eller enkelte bygningsfasader.
Fleksible solceller – og veien videre
Teknologien kan etter hvert bli fleksibel. Forskerne har allerede produsert tidlige organiske solcellemoduler på fleksibel film – ved hjelp av metoder som er kompatible med kontinuerlig rulle-til-rulle-produksjon. I testing beholdt de fleksible modulene 100 prosent av sin opprinnelige virkningsgrad etter å ha blitt bøyd 1274 ganger rundt en stav på bare 15 millimeter i diameter.
Neste utfordring: å gjøre disse fleksible modulene betydelig større.
Dersom forskerne lykkes med å skalere opp teknologien – samtidig som ytelse og holdbarhet opprettholdes – kan fremtidens bygg bruke store flater med vinduer og glassfasader til to formål samtidig: slippe inn dagslys – og stille produsere fornybar strøm.
Helsesjefen: Magefett og lavt vitamin D kan være en farlig kombinasjon
