Kan hente ut 50 prosent mer str?m fra solceller

Solenergi blir stadig viktigere i det gr?nne skift- et. Likevel har dagens solceller en stor svakhet. De klarer ikke ? utnytte brorparten av sollyset. Det betyr at mesteparten av solenergien g?r til spille i dag. N? er forsker Kristin Bergum p? Senter for materialvitenskap og nanoteknologi i gang med ? designe og teste ut fremtidens solceller, som kan utnytte femti prosent mer av sollyset.

Takket v?re et hypermoderne instrument p? Nano- og mikrolaboratoriet, til ikke mindre enn 20 millioner kroner, kan Bergum designe disse solcellene atom for atom. Instrumentet er dessuten s? effektivt at forskerne n? kan mangedoble hastigheten og teste ut s? mye som ti nye typer materialer hver dag. Det gj?r det enklere for henne ? pr?ve seg frem og finne noe som kan fungere optimalt. Siden instrumentet kom i hus for et par ?r siden, har Kristin Bergum i jakten p? den optimale solcellen testet ut flere hundre ulike materialer.

Dagens solceller

For ? skj?nne hvordan hun leter etter det best fungerende materialet til frem[1]tidens solceller, er det n?dvendig ? vite hvordan dagens solceller fungerer.

De best?r av silisium. Rent silisium leder str?m sv?rt d?rlig.

¨C Fungerende solceller m? ha noen defekter. Defektene er de omr?dene i solcellene som best?r av andre atomer enn silisium. Disse defektene kan spesialkonstrueres ved ? bytte ut en liten andel av silisium-atomene med andre atomer.

Innsiden av dagens solceller best?r av to lag. Oppskriften er av det enkle slaget.

I det ene laget er det vanlig ? bytte ut noen silisium-atomer med bor-atomer. Et bor-atom inneholder f?rre elektroner enn et silisium-atom. Mangelen p? elektroner f?rer til at dette laget leder str?m.

I det andre laget er noen av silisium-atomene byttet ut med fosfor-atomer. Et fosfor-atom inneholder flere elektroner enn et silisium-atom.

N?r de to lagene settes sammen, oppst?r det et elektrisk felt mellom dem. Med en gang solen skinner p? solcellen, dannes det str?m.

I dag produseres de fleste silisium-solcellene p? denne m?ten. De utnytter nesten all energien i det r?de lyset. Likevel har solcellene en stor svakhet.

¨C Sv?rt mye av energien fra det bl? lyset g?r til spille.

Fremtidens solceller

For ? ?ke effektiviteten ?nsker Kristin Bergum ? legge en ny solcelle opp? dagens solceller, som skal fange opp den bl? delen av lyset samtidig som den skal slippe igjennom det r?de lyset.

Silisium-solcellene kan teoretisk omgj?re 29 prosent av solenergien til elektrisitet. Hvis man klarer ? utnytte det bl? lyset bedre, vil man kunne fange opp nesten 43 prosent av solenergien.

¨C Det betyr en ?kning p? vel femti prosent.

For ? fange opp det bl? lyset eksperimenterer Kristin Bergum med sink. Sinken skal krydresmed oksygen- og nitrogenatomer. Da f?r hun et materiale som kalles for sinkoksinitrid.

M?let hennes er ? finne den perfekte fordelingen av oksygen- og nitrogenatomer.

For ? klare dette konstruerer hun en rekke materialer med ulike fordelinger for ? sjekke ut hvilken kombinasjon som fungerer best.

Den dagen hun har funnet den beste blandingen, skal l?sningen hennes v?re lett ? masseprodusere.

¨C Det er ikke noe problem ? skalere opp slike typer materialer, poengterer Bergum, som samtidig legger til at de enn? ikke har tatt ut noen patenter:

¨C Vi er fremdeles veldig tidlig i forskningen v?r. Vi m? f? til en god og fungerende solcelle f?r industrien blir interessert.

Tynnere enn et h?rstr?

Det ekstra solcellelaget blir mye, mye tynnere enn et h?rstr?. Mens et h?rstr? er 17 til 180 mikrometer tykt, h?per Kristin Bergum at de kan presse tykkelsen p? solcellelaget ned til en halv mikrometer. Det er bare en totusendedels millimeter.

Den dagen industrien setter i gang, skal dette laget legges opp? dagens solceller. Da kan fremtidens solceller utnytte energien fra b?de den r?de og den bl? delen av lyset sv?rt godt.

Den observante leser vil kanskje p?peke at slike ?tandeml?sninger? finnes allerede i dag. De har helt rett! Men disse l?sningene har noen store svakheter. Noen av tandem-solcellene er s? dyre at de nesten bare brukes i romfart. Andre inneholder bly. De holder seg d?rlig. Og det er ikke akkurat milj?vennlig.

¨C Det er viktig at den nye solcellen v?r lever like lenge som dagens solceller. Da m? den holde i 30 ?r, poengterer Kristin Bergum.

Beskytter solcellen

En av de andre store fordelene med ? lage en solcelle som kan fange opp mer av det bl? lyset, er at den ogs? vil kunne beskytte dagens solceller som fanger opp r?dt lys.

Fysikkens verden er s? begredelig innrettet at all energi m? omdannes til et eller annet. S? lenge det bl? lyset ikke blir utnyttet, vil det varme opp solcellene. Det er uheldig.

¨C N?r solceller blir varmere, blir de mindre effektive. Dessuten svekkes de raskere. Det er derfor lurt ? s?rge for at solcellene holder seg kalde. Det betyr at solcellelaget v?rt, som skal utnytte det bl? lyset, ogs? kan forlenge levetiden til dagens solceller.