Tema

Forskning i viktlöst tillstånd

Solcellsforskare vid Karlstads universitet har den senaste veckan utfört sitt arbete i tyngdlöshet, i ett flygplan i Bordeaux. Syftet är att bättre förstå, hur strukturen av det aktiva lagret på solcellen bildas då. Utan gravitation och så stelnar det långsammare och då finns mer tid att studera hur materialets struktur agerar vid torkningsprocessen.

– Vi var fyra personer som åkte och ingen av oss hade gjort något liknande tidigare, säger Jan van Stam, professor i fysikalisk kemi vid Karlstads universitet. Men efter drygt ett års förberedelser har vi nu varit i Bordeaux och haft tillgång till denna unika miljö för våra studier av solcellens aktiva lager, det lager där solljuset omsätts till elektricitet. Det var mycket spännande eftersom den här typen av experiment inte utförts vid parabelflygningar tidigare.

Planera i ett år
En vecka innan flygningarna genomfördes var forskarna på plats för att gå igenom säkerheten och montera all utrustning i planet.

– Vi åkte ner med fyra pallar med utrustning, i princip ett helt kemilabb hade vi med oss, säger Jan van Stam. Utrustningen var specialbyggd för att kunna fungera i tyngdlöshet, till exempel får ju inte vätskor kunna läcka ut. Det tog nästan ett år att bygga utrustningen och till vår hjälp hade vi Rymdbolaget i Stockholm, som har erfarenhet av detta.

Forskning i 20 sekunder
Flygningarna går till så att man gör en brant stigning med planet, därefter försätter man planet i fritt fall och då blir gravitationen nära noll för en kort stund, så kallad parabelflygning. Under den tiden kan experimenten genomföras utan påverkan av gravitationen.

– Under cirka 30 sekunder stiger planet brant 3 000 meter och under början av stigningen uppstår hypergravitation, det vill säga man pressas nedåt och vikten ökar nästan till det dubbla, säger Jan van Stam. Därefter fortsätter planet i en båge, ungefär som när man kastar en boll, och under cirka 20 sekunder är det nästan noll gravitation. En märklig känsla eftersom vår förnimmelse av kroppen försvinner när man är tyngdlös. Så upprepades detta med 30 parabler under en flygtur. Det är nog förståeligt varför höga doser av åksjukemedicin var nödvändiga för att klara jobbet vi var där för att göra.

För att förstå hur solceller torkar
Karlstads universitet har sedan många år en framgångsrik forskning om polymera solceller och nu ska resultaten från experimenten analyseras. Därefter kommer planeringen av kommande experiment och tanken är att även nästa höst åka tillbaka till Novespace i Frankrike för fortsatta experiment i tyngdlöst tillstånd.

– Den här forskningen kommer att bidra till förståelsen för torkningsprocessen, säger Jan van Stam. Det vill säga det aktiva lagrets övergång från lösning till fast, tunn, film. När man tar bort gravitationen går separationen av de lösta ämnena långsammare och då är det möjligt att studera hur materialets struktur förändras mer i detalj. Det är ungefär som när en sås skär sig. Att kunna förstå och kontrollera den processen har stor betydelse för prestandan och produktionen när det gäller polymera solceller.

Tolv olika projekt samtidigt
För att få tillgång till parabelflygningsmiljön krävs att projektet blir vetenskapligt godkänt och att man säkrat finansieringen. Vid Novespace genomförs dessa flygningar två gånger om året på uppdrag av ESA, den europeiska motsvarigheten till NASA, och varje gång är flera forskningsteam från olika länder med samtidigt. Vid det här aktuella tillfället var tolv stycken projekt från hela Europa med på flygningarna, varav två studentprojekt med särskilt stöd från ESA.

Kontakt:
Jan van Stam, 0708 196 561, jan.van.stam@kau.se

Vi finns där du är @forskningsnyhet

Forskning i viktlöst tillstånd

 lästid ~ 3 min