Framtiden ser ljus ut för solceller i plast

Om man tog vara på all energi i solljuset som träffar jordens yta under en och en halv timme, så skulle det vara mer än tillräckligt för att täcka hela mänsklighetens energibehov för ett helt år. Frågan är då hur vi bäst kan ta vara på denna energi.

Materialet åldras av luft och ljus
I ett laboratorium vid Karlstads universitet står en kammare där solceller tillverkas av plastmaterial, polymerer. Tjocka gummihandskar som sträcker sig in i kammaren genom den främre väggen gör det möjligt att arbeta i en kontrollerad atmosfär som är helt fri från syre och vattenånga. Polymerer kan nämligen vara känsliga för syre och vattenånga, särskilt i kombination med ljus.

Forskningen sker i en kontrollerad atmosfär.

Likt vanlig plast så är de material som används i polymera solceller relativt känsliga för fotokemiska reaktioner. Ett plastföremål som legat framme i solen lång tid både bleknar och spricker. Men en solcell måste naturligtvis få utsättas för solljus, så för att förhindra att materialet åldras för snabbt får man istället se till att materialen skyddas från den omgivande luften med hjälp av skyddande skikt.

– Jag har bland annat studerat vad som begränsar livslängden hos polymera solceller, säger Rickard Hansson, doktorand i fysik. När vi förstår hur materialet bryts ner kan den kunskapen användas för att utveckla mer hållbara polymera solceller.

Billiga att tillverka
Det finns redan i dagsläget solceller av kisel med en livslängd på över tjugo år och en ganska hög verkningsgrad. Även om det är en lång väg kvar tills polymera solceller har en livslängd som är jämförbar med kiselsolceller så är varje liten förbättring viktig.

Eftersom de polymera solcellerna är billiga att tillverka, både vad gäller pengar och energi, så behövs inte särskilt lång tid för att de ska ha betalat sig. Ett viktigt mått på hur snabbt en solcell betalar sig är energiåterbetalningstiden, tiden som en solcell måste användas för att få tillbaka den energi som gick åt för att tillverka den. Energiåterbetalningstiden för en polymer solcell kan i bästa fall vara så låg som en dag, att jämföra med kiselsolcellers 2-3 år.

Framtiden ser ljus ut
Polymera solceller är inte bara billiga att tillverka, de har också en rad andra goda egenskaper. De kan göras väldigt tunna, det aktiva lagret är ungefär en tusendel så tjockt som ett hårstrå. Dessutom består de av mjuka plastmaterial, så om de tillverkas på plastsubstrat kan de böjas utan att gå sönder. Detta ger möjligheten att använda polymera solceller i tillämpningar där traditionella solceller inte skulle kunna användas. Att integrera solceller i tyg är ett sådant exempel. På så sätt skulle till exempel solljuset som träffar ett klädesplagg kunna utnyttjas till att ladda mobiltelefonen. För sådana tillämpningar ställs inte lika höga krav på solcellens livslängd eftersom klädesplagg i regel inte används tjugo år.

Kontakt: Rickard Hansson, doktorand i fysik vid Karlstads universitet, tel 054 700 1296 eller rickard.hansson@kau.se