Almindeligt bordsalt er nøglen til højeffektive og tynde solceller i metermål

Ny teknik giver tyndfilm af solceller høj energieffektivitet

23.08.2017 | Ole J. Knudsen

Ganske almindeligt bordsalt er bogstaveligt basis for en meget lovende teknik for tynde solcellefilm

Forskere på Aarhus Universitet og Institute for Microelectronics and Microsystems, CNR, Bologna, Italien har udviklet en ny og billig metode til at fremstille højeffektive og tynde siliciumsolceller, som kan flyttes fra den plade, hvor de fremstilles, og overføres til en række forskellige overflader. Den nye metode baner vejen for solceller, som kan klæbes på eller integreres i almindelig forbrugerelektronik, sensorer, bygningsdele og beklædning.

En siliciumsolcelle er med den nye teknik flyttet over på en billig plastplade, og effektiviteten på 9% er den bedste, som nogensinde er målt, sammenlignet med andre metoder til at flytte og montere solceller.

En af de hæmsko, der hindrer, at solceller kan anbringes snartsagt hvorsomhelst er, at de ikke kan formes og placeres på en lang række overflader. Hvis man kan fremstille højeffektive ultratynde solceller hvor det bedst fungerer, nemlig på en glasplade, og så senere løsne den tynde solcelle og flytte den over på en anden overflade, vil det være et gennembrud i brugen af solceller. Hvis glasset så oven i købet kan genbruges i den næste produktion, vil det spare ganske meget i fremstillingsprocessen. En forbavsende simpel ide har vist sig brugbar som første trin i den udvikling: Almindeligt køkkensalt opløses, når det kommer i vand!

       

              Click image for a gif of the process

Samarbejdet imellem forskerne på Aarhus Universitet og CNR-IMM i Bologna har ført til, at man nu kan fremstille en højeffektiv siliciumsolcelle på en almindelig glasplade, men med et mellemlag af NaCl-krystaller (salt). Dypper man solcellen i lunkent vand, mens den stadig sidder på glaspladen, opløses saltet, og den tynde solcelle kan overføres til en hvilkensomhelst anden stabil overflade. Derefter kan den dyre glasplade renses og genbruges.

I forsøget blev den løsnede solcelle flyttet over på et stykke klart plast, og det viser sig, at den fungerer lige så godt, som da den sad på glaspladen. Dr. Sanjay K. Ram, som er lektor på Aarhus Universitet glæder sig over resultatet, og fortæller om nogle af de problemer, som nu er løst: "En af de store udfordringer i vores forsøg har været, at et lag af natriumchloridkrystaller er ujævnt, og at saltet kan skade solcellen kemisk, når vi bygger den op ovenpå krystallaget. Vi har løst det kemiske problem ved at lægge flere lag ind, som danner en beskyttende barriere imellem saltet og solcellen. Desuden har det vist sig, at det, at krystallaget er ujævnt er en fordel. Hvis vi tilpasser og optimerer størrelse og form af nanokrystallerne rigtigt, fremmer vi faktisk solcellens evne til bedre at udnytte det lys, vi skinner på den. Solcellen bliver gjort noget ru i bunden af krystallerne under. Det betyder, at der kan absorberes mere lys, og dermed bliver solcellen mere effektiv til at producere strøm."

Dr. Rita Rizzoli, seniorforsker ved CNR-IMM i Bologna, hvor solcellerne er fremstillet, tilføjer: "Vi har målt en effektivitet efter overførelsen på 9% og det er det højeste, som nogensinde er målt ved tynde solceller efter at de er flyttet fra det sted, hvor de er fremstillet. Det er ganske bemærkelsesværdigt, og for os har det været meget opmuntrende at være med til at udvikle en så simpel og billig teknik som denne, og så se, hvor effektiv en er."

Prof. Peter Balling, som leder halvledergruppen på Aarhus University, kigger lidt ind i fremtiden for den nye proces: "Vi er ellevilde over denne opdagelse. Det er virkelig en milepæl, og vi har nået det spændende resultat via støtte fra Innovationsfonden, under projektet THINC. Vi er taknemmelige for den tillid, som Innovationsfonden har vist os ved at støtte dette internationale forskningsprojekt, og vi er stolte over at kunne fortælle om denne nye teknik, som er et direkte resultat af fondens investering. For tiden arbejder vi videre med projekter baseret på de nye resultater. Vi gør forsøg med at overføre de tynde solceller til en mængde forskellige overflader, og her er vi samarbejde med en række partnere indenfor industrien."

Projektet er finansieret af Innovationsfonden i projekterne THINC og SunTune, og eksperimenterne er udført dels på Aarhus Universitet og dels ved CNR-IMM i Bologna, Italien. Resultatet er offentliggjort i det ansete tidsskrift Nanoscale.

Institut for Fysik og Astronomi, Medarbejdere, Offentligheden / Pressen, Studerende