Instagram

Facebook

Ny typ av solceller testas i rymden


2023-01-27

Nanotrådar i tre material avbildade av ett svepelektronmikroskop. En tråd är tusen gånger tunnare än ett hårstrå. Den röda och blå färgen visar strömriktning och att nanotrådarna fungerar som en tandemsolcell.
Bild: Lunds universitet
Nanotrådar i tre material avbildade av ett svepelektronmikroskop. En tråd är tusen gånger tunnare än ett hårstrå. Den röda och blå färgen visar strömriktning och att nanotrådarna fungerar som en tandemsolcell.

Fysikforskare vid Lunds universitet lyckades nyligen bygga små solslukande antenner – nanotrådar – med tre olika material som bättre matchar solspektrat jämfört med dagens kiselsolceller. Eftersom nanotrådarna är lätta och kräver lite material per ytenhet ska de nu testinstalleras på satelliter, vilka drivs av solceller och där verkningsgrad i kombination med låg vikt är A och O. För några dagar sedan skickades de ut i rymden.

En grupp nanoteknikforskare vid Lunds universitet som sysslar med solceller gjorde förra året ett genombrott: De lyckades med bedriften att bygga fotovoltaiska nanotrådar med tre olika bandgap. Vilket med andra ord betyder att en och samma nanotråd består av tre olika ämnen som reagerar på olika delar av solljuset. Resultaten har publicerats i Materials Today Energy och därpå mer ingående i Nano research.

– Den stora utmaningen var att få strömmen att föras vidare mellan materialen. Det tog mer än tio år men gick till slut, säger Magnus Borgström, professor i fasta tillståndets fysik som skrivit artiklarna tillsammans med sin dåvarande doktorand Lukas Hrachowina.

Det finns ett tiotal forskargrupper i världen som aktivt sysslar med nanotrådssolceller.
– Utmaningen har varit att kombinera olika bandgap i solcellerna och nu är den dörren alltså äntligen öppnad, säger Magnus Borgström.


Inte bara kisel framöver
Solceller med olika bandgap, så kallade tandemsolceller, finns än så länge framförallt på satelliter och forskas febrilt på. Målet är att därigenom få upp verkningsgraden rejält, från dagens kommersiella kiselsolceller kring 20 procent till kanske det dubbla.

– Kiselselsolcellerna har snart nått sin maxgräns i verkningsgrad. Därför vill man nu utveckla tandemsolcellerna istället. De varianter som finns på satelliter är för dyra för att sätta på taken, säger Magnus Borgström.

Den vanligaste sättet att bygga tandemsolceller är att odla olika halvledande material ovanpå varandra och som kan absorbera olika delar av solens spektrum. Tandemsolceller med kisel som bas är ett hett fält och för detta odlas tunna, halvgenomskinliga, skikt av andra ljusinfångande material ovanpå kislet.


Bygger på höjden istället
Forskarna i Lund gör på ett lite annat sätt: de har utvecklat en metod där de bygger extremt tunna stavar av halvledande ämnen på ett substrat. Fördelen blir lite material per ytenhet vilket kan sänka tillverkningskostnaderna och bli ett mer hållbart alternativ.

De nanometertjocka pinnarna består av tre material som innehåller olika mängder Indium, arsenik, gallium och fosfor. I labbet har forskarna hittills nått en verkningsgrad på 16,7 procent. Kollegan Yang Chen har visat att nanotrådssolcellerna har potential att nå 47 procents verkningsgrad med nuvarande struktur. För att nå ännu högre verkningsgrad behövs ännu fler bandgap.


Tålig spikmatta klarar farlig strålning
I nästa steg kommer han och hans kollegor att optimera trippeldioderna genom att förbättra de så kallade tunnelövergångarna som sammanbinder de olika material i strukturen samt försöka minska effekten av nanotrådarnas yta som blir väldigt viktig på nanoskalan. För detta beviljades han nyligen projektmedel från Knut och Alice Wallenbergs stiftelses satsning på hållbara material, WISE.

Utöver deras förstärkta ljusabsorption utmärks nanotrådssolcellerna av att vara tåliga och kan till exempel klara den farliga strålning som finns i rymden bättre än motsvarande tandemsolceller som är byggda som filmer.

– En platta med nanotrådar kan liknas vid en mycket gles spikmatta. Skulle det komma några aggressiva protoner, vilket händer då och då, landar de sannolikhet emellan trådarna och skulle de råka slår ut några gör trådar det inte så mycket. Skadorna kan bli värre om de landar på en vanlig tunnfilm.


Testas i rymden under våren
Dessa fördelar gör att nanotrådssolcellerna nyligen monterades på en forskningssatellit som andra veckan i januari skickades ut i rymden av forskarnas samarbetspartner vid California Institute of Technology, Caltech, i USA.

– Mycket av vår digitala kommunikation styrs av satelliter, vilka i sin tur drivs av solceller. Satelliter förmedlar GPS, tv-sändningar, datatrafik, mobilsamtal och väder.

Satelliten kommer vara ute under våren, och resultat väntas komma löpande.

På sikt tror Magnus Borgström att tandemsolceller också komma hamna på jorden. Fast solceller helt utan kisel kommer, åtminstone i inledningsvis, först appliceras i nischapplikationer som till exempelvis kläder, fönster och inredning, tror han.


Källa: Lunds universitet

Tipsa en vän Skriv ut





EnergiEngagemang rustar för nästa fas i tillväxtresan

Solelbolaget EnergiEngagemang är en av Sveriges största aktörer när det kommer till storskalig solenergi och energilager inom B2B. Tillväxten har varit hög sedan starten...

Läs mer
krannich_550


EWS fortsätter att växa
Fokus på internationalisering och digitalisering


Under 2022 dubblerade EWS sin omsättning och förväntar sig fortsatt stark tillvä...

Läs mer
Sun Solutions


Ny solcellspark kan försörja 300 villor med el

Anläggningen planeras längs med E16 mot Vansbro i Gagnefs kommun. Ytan för...

Läs mer
Enerbrokers


Kostsamt med nya solceller på gamla tak

Allt fler vill installera solceller, en bra investering både för klimat och ekonomi...

Läs mer

Solenergi för två miljoner till Hovdala Slott

På beställning av Statens Fastighetsverk har OurLiving påbörjat leveransen av...

Läs mer
Elpriserna har drivit upp intresset för solceller till rekordnivå. E.ON fördubblade antalet installationer i fjol, jämfört med 2021. Haussen innebär längre väntan på anslutning till elnätet.

E.ON fördubblade solcellsanslutningarna 2022

E. ON anslöt över 15 000 solcellsanläggningar 2022. Det är en ökning med...

Läs mer
Nanotrådar i tre material avbildade av ett svepelektronmikroskop. En tråd är tusen gånger tunnare än ett hårstrå. Den röda och blå färgen visar strömriktning och att nanotrådarna fungerar som en tandemsolcell.

Ny typ av solceller testas i rymden

Fysikforskare vid Lunds universitet lyckades nyligen bygga små solslukande antenner –...

Läs mer
På den här betesmarken planeras för Skedemosse PV, solparken.

Skedemosse kan bli Ölands största solpark

European Energy har påbörjat samråd med Länsstyrelsen i Kalmar län...

Läs mer


Assemblin satsar på solcellsinstallationer

För att kunna möta den accelererande efterfrågan på solceller har Assemblin...

Läs mer
Mest lästa

Implementa

Palgo

BK Services

Ketherm

Deutsche-windtechnik

Rekakabel

Contub360

Qvintus

WPS

Linnovation

rörkraft

ramab

Vindteknikk

Härnösands kommun heta utbildningar

BVM

Baywa

Energi service

yrkeshogskolan-syd

industrinät

EWS GmbH & Co. KG

krannich_250

promoco
Unica Media AB © 2014
Org.nr 556961-2624
Unica Media AB
Hammarby Fabriksväg 23
120 30 Stockholm

Kontakt
info(at)unicamedia.se
Annonsering
annons(at)unicamedia.se