Et japansk forskerteam har for første gang klart å lage solceller med mer enn 26 prosent effektivitet. Det betyr at 26 prosent – litt over en fjerdedel – av energien i sollyset gjøres om til elektrisk energi.
Bare 26 prosent? Det høres kanskje ikke så mye ut. Og – ja, det finnes solceller som har nesten 50 prosent effektivitet.
Problemet er at de er veldig dyre, og at sollyset må konsentreres gjennom en linse eller et hulspeil. Derfor finner de neppe veien til hyttetaket med det første.
Revolusjonerende med kjent teknologi
Japanerne har derimot brukt kjent teknologi, slik den brukes i solcelleindustrien i dag. Så har de klart å presse ytterligere en prosent effektivitet ut av den.
– Det er revolusjonerende at de bryter 26 prosent-grensen, skriver Trygve Mongstad i en e-post til forskning.no. Mongstad forsker på solceller ved Institutt for energiteknikk (IFE).
Silisium – billig råstoff
De japanske resultatene er publisert i tidsskriftet Nature Energy. Her forklarer forskerne hvordan de har gått fram.
Utgangspunktet er silisium. Solceller som du får kjøpt i dag, er for det meste laget av silisium.
Silisium er nemlig billig, for det finnes masse av det. Silisium er et vanlig stoff i bergarter. Kvarts er for eksempel laget av silisium og oksygen.
Slik virker en solcelle
Denne animasjonen viser ikke det spesielle med den japanske solcellen, men forklarer hvordan lys blir til strøm.
Flere lag silisium gir turbo
Kaneda-forskerne har lagt flere forskjellige lag med silisium oppå hverandre. Det tykkeste laget er et rent silisiumkrystall, det samme som vanlige silisiumsolceller er laget av.
Der ligger alle silisiumatomene i et jevnt gitter. Jo jevnere og renere krystallet er, desto bedre for solcella.
I det tynneste laget ligger silisiumatomene mer rotete. Det kalles amorft – ikke-krystallint – silisium.
Slikt amorft silisium var vanligere i solceller før. Da var det nemlig vanskelig og dyrt å lage rene silisiumkrystaller.
Nå bruker forskerne amorft silisium på en ny måte – sammen med krystallinsk silisium. Slik lager de en slags elektrisk turboeffekt i overgangen mellom lagene.
De har også fått mer sollys – fotoner, lyspartikler – fram til solcella. I mange solceller skygger nemlig den ene elektroden for sollyset fordi den sitter på oversiden. Du kan se det som et metallgitter.
I den nye japanske solcella er både pluss- og minuselektrodene på undersiden av solcella. Også de amorfe lagene sitter her.
– Fotonene og elektronene i den rene silisiumkrystall-delen får minst mulig forstyrrelser, og de kan konsentrere seg om det de skal gjøre, skriver Mongstad.
Kan komme på markedet
– Det er spennende å se at vi nå får nye rekorder for silisiumsolceller, skriver Mongstad.
– De kan i prinsippet produseres til lave nok kostnader til at produktene kan gjøres tilgjengelige på markedet innen relativt kort tid, fortsetter han.
Tandem-solceller
– Alt i alt viser dette at det fortsatt er potensial for forbedring av solceller. Forskning hjelper, men tar tid og man må være veldig tålmodig, skriver Mongstad.
Hvis solcellene skal bli mye mer effektive enn rundt 25 prosent, må de trolig lages på andre måter, mener han.
Én slik type er det som kalles tandem-solceller, fordi de består av to forskjellige materialer, silisium og et annet.
– Mange forskningsmiljøer arbeider med dette nå. Også IFE koordinerer et forskningsprosjekt der vi blant annet arbeider sammen med Universitetet i Oslo, forteller Mongstad.
– Det blir spennende å se hva fremtiden bringer, skriver han til forskning.no.
Referanse og lenke:
Kunta Yoshikawa m.fl: Silicon heterojunction solar cell with interdigitated back contacts for a photoconversion efficiency over 26%, Nature Energy, 20. Mars 2017, DOI: 10.1038/nenergy.2017.32, sammendrag: http://nature.com/articles/doi:10.1038/nenergy.2017.32
Energy: Most efficient silicon solar cells yet, nyhetsmelding fra natureasia.com: http://www.natureasia.com/en/research/highlight/11736