Foto: Markus Hösel

Fremtidens solceller er af plast i flere lag

mandag 10 nov 14

Kontakt

Jens Wenzel Andreasen
Seniorforsker
DTU Energi
46 77 47 02
Forskere på DTU Energikonvertering kan nu fremstille plastsolceller i flere lag, der i fremtiden vil kunne opfange mere energi fra solen, og dermed gøre teknologien rentabel.

Solceller printet på plastik i lange baner er et af buddene på, hvordan vi skal høste energi i en fremtid uden fossile brændsler. De er billige at fremstille, og processen er meget enkel. Plastsolceller er desuden bøjelige, og kan tilpasses næsten alle overflader.

Men plastsolcellerne giver forskerne en række udfordringer. Den væsentligste er, at plastsolceller udnytter meget mindre af solenstrålernes energi end konventionelle solceller. Det problem forsøger forskere på DTU at løse, og et nyligt gennembrud giver håb om at de kan ramme en effektivitet, der gør teknologien rentabel.

"Nu kan vi gå ind og se præcis, hvad der sker i plastsolcellerne, og vi har fundet en metode til at printe lagene ovenpå hinanden, uden at ødelægge noget. Det betyder at vi bedre kan styre strukturerne i cellen, og det vil føre os til højere effektivitet."
Jens Wenzel Andreasen, seniorforsker, DTU Energikonvertering

”Udfordringen ved at lave plastsolceller er at hvert materiale kun har et relativt begrænset spektrum, som det kan absorbere lys i. Derfor laver vi tandemsolceller, hvor man lægger solceller med forskellige egenskaber ovenpå hinanden. Det ene lag absorberer en del af spektret, og så passerer lyset igennem, og fanges af det næste,” fortæller Jens Wenzel Andreasen, seniorforsker på DTU Energikonvertering.

Foto: Mikal Schlosser

Jens Wenzel Andreasen ved rulle-til-rulle-coateren, som trykker det aktive lag på plastsolcellerne. Foto: Mikal Schlosser

”Det lyder meget enkelt, men kompleksiteten af solcellen bliver meget større. For du skal så have et lag mellem de to celler, hvor du håndterer de frigivne ladninger, som skal give strøm. Et andet problem er at du skal undgå at ødelægge det lag, du lige har lavet, når du lægger et nyt lag på.”

De polymerer man bruger til solcellerne, skal nemlig blandes med et opløsningsmiddel for at kunne printes - og ofte er det det samme opløsningsmiddel, der bruges til de forskellige polymerer. Derfor vil man opleve at det første lag opløses, når det næste printes.

Forsøg på røntgensynkrotron

Men Jens Wenzel Andreasen og hans kolleger har fundet løsningen: Ved at påføre et lag med zinkoxid og strømledende polymerer sikrer de sig, at ladningerne kan styres, og at det underliggende lag ikke opløses, når man påfører et nyt. Selvom zinkoxidlaget kun er 40 nanometer tykt, så har et forsøg udført på den tyske røntgensynkrotron DESY vist, at det i kombination med de tynde lag af strømledende polymerer er en effektiv barriere for opløsningsmidlerne.

Til forsøget benyttede forskerne sig af 3D ptychografi – en røntgenstrålingsteknik, der gør det muligt at rekonstruere solcellernes form og kemiske sammensætning i detaljer. Teknikken giver en langt højere opløsning end gængse røntgenteknologier kommer i nærheden af, så forskerne kunne se, at det kun 40 nanometertykke zinkoxidlag var intakt, og virkede efter hensigten. Resultatet var en tandemsolcelle, der kunne konvertere 2,67 procent af solens energi til strøm.

”Nu kan vi gå ind og se præcis, hvad der sker i plastsolcellerne, og vi har fundet en metode til at printe lagene ovenpå hinanden, uden at ødelægge noget. Det betyder at vi bedre kan styre strukturerne i cellen, og det vil føre os til højere effektivitet, ” siger Jens Wenzel Andreasen.

Relaterede Videoer  

Vis flere

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.