Förbättrade polymera solceller

Solcellspaneler kan komma att skapas i tryckpressar vilket gör det möjligt att täcka mycket större ytor än idag. I gruppen Polymerteknologi på Kemi och bioteknik forskar man på hur polymera solceller kan behålla sin effektivitet under tillverkningsprocessen.

​Idag är solceller det mest effektiva sättet att ta tillvara på den oändliga tillgång på energi som solen ger. Det vanligaste materialet som används för att fånga solenergin är kisel, men det går även att använda andra material. Polymerer, alltså kolvätebaserade material som går att skapa av bland annat olja och trä, är ett billigt material att bygga solceller av. Polymerbaserade solceller kan dessutom göras mer flexibla än kiselbaserade solceller. Nackdelen är att polymerer inte omvandlar solljuset till energi lika effektivt som kisel.  Doktor Camilla Lindqvist, som nyligen disputerade med avhandlingen Stability of Bulk-heterojunction blends for Solar Cell Applications, har undersökt stabiliteten  av matrialen i det aktiva lagret i polymera solceller. 

- Vi har bland annat lyckats öka värmestabiliteten hos materialen i det aktiva lagret. Det är viktigt att de polymera solcellerna tål att hettas upp. De ska utstå hög temperatur både vid masstillverkning, men även när de väl sätts i bruk och förhoppningsvis utsätts för gassande sol, säger Camilla Lindqvist.

Förhoppningen är att kunna massproducera polymera solceller i stora tryckpressar, ungefär som man idag trycker tidningar. Solcellerna kan då tryckas på ett grundmaterial gjort av plast och där det aktiva lagret kan liknas vid trycksvärtan som trycks på tidningspappret. 

Problemet som Camilla Lindqvist brottas med är att i det aktiva lagret blandas polymererna  med så kallade fullerener, det vill säga kolmolekyler som ser ut som fotbollar. Dessa kristalliseras när de värms upp och dessutom uppstår en grövre fasseparation mellan polymeren och fullerenerna. Dessa två mekanismer tillsammans försämrar solcellens effektivitet.

Ett av tillvägagångsätten för att förbättra värmestabiliteten är att man påskyndar fullerenernas kristallisation genom att tillsätta främmande substanser och får då fler men mycket mindre kristaller. Dessa små kristaller påverkar inte solcellernas effektivitet i samma negativa utsträckning.

- När jag började doktorera pratade man om att man minst var tvungen att komma upp i en effektivitet på 10% för att det skulle vara kommersiellt gångbart. Idag finns det de forskargrupper som har kommit upp i den storleksordningen, men jag tror att det dröjer ett tag till ändå innan dessa solceller kan bli riktigt kommersiella. Ett problem som måste lösas är just stabiliteten hos solcellsmatrialen, säger Camilla Lindqvist.

I dagsläget finns ingen storskalig produktion av polymera solceller och det beror bland annat på att materialet inte tål upphettning. Camilla Lindqvists studie tar oss närmare ett material till det aktiva lagret som klarar av upphettningen utan att förlora dess ledande egenskaper. Fortfarande kan kisel ta tillvara på solenergin på ett mycket mer effektivt sätt, men polymera solceller kan bidra med många andra positiva egenskaper. 


Sidansvarig Publicerad: to 03 jul 2014.