Artikkel

Solceller kommer til å være overalt

male husvegg
Neste gang du maler huset ditt blir det kanskje med solcellemaling. Foto: Tomnamon/Colourbox

Solceller kommer til å være overalt

Alt ligger til rette for at solceller blir en av våre viktigste energikilder. Men det er bare begynnelsen. Med solceller på tak og vegger, i vinduer og gardiner, og som maling, vil strøm aldri bli det samme igjen.

Solceller er ikke lenger et nisjeprodukt for kalkulatorer eller romsonder. Solceller dekker i dag én prosent av verdens strømbehov, eller strøm tilsvarende fem ganger Norges samlede vannkraft.

Om dette virker lite, så tenk på at solceller i dag produserer 200 ganger mer strøm enn i år 2000.

Denne dramatiske veksten bare forsetter i takt med at prisene synker. I mange land er strøm fra solcelleparker allerede blitt billigere enn strøm fra tradisjonelle kraftverk.

Utviklingen ble utløst av en storstilt satsing på fornybar energi, først og fremst i Tyskland, tidlig på 2000-tallet. Dette fikk forskere til å finne nye måter å utvinne materialer for solceller på. Solcellematerialer kunne etter hvert lages i stor skala til lavere priser.

Silisiumsolceller er størst, men ikke best

Solcellene som dekker stadig flere hustak er laget av krystallinsk silisium. Interessant nok er ikke denne typen silisium spesielt effektiv til å fange opp lys.

I en annen variant av silisium, såkalt amorft silisium, sitter ikke atomene på rekke og rad, som i krystallinsk silisium, men ligger i stedet hulter til bulter som ballene i et ballbasseng. Dette gjør at materialet fanger opp lys bedre.

Solceller

Solceller kan deles inn i ulike kategorier.

Krystallinske silisiumsolceller har omtrent 90 % av solcellemarkedet. Disse solcellene har lang levetid, men de er tungvinte å lage.

Tynnfilmsolceller finnes i mange varianter og har nesten en tiendedel av solcellemarkedet. De som består av amorft silisium er billige å lage, men har lav virkningsgrad. Andre typer(CdTe, CuInSe2, og GaAs) har høyere virkningsgrad, men består av sjeldne eller giftige elementer.

Organiske og fargestoffbaserte solceller er svært billige å lage, men har lav effektivitet og kort levetid.

Multilags solceller består av flere lag av ulike typer solcellematerialer, hvor hvert lag absorberer en del av sollysspekteret. Dette gir veldig høy virkningsgrad, men de er dyre. Brukes gjerne i romfart.

Nye materialer og konsepter er under utvikling. Perovskittsolceller er en lovende type solceller med høy virkningsgrad, men levetiden er fortsatt for kort. Nanoteknologi brukes både i nye typer solceller og til å fange opp mer av sollyset i tradisjonelle solceller.

Noen mener fortsatt at krystallinsk silisum er «det mest perfekte menneskeheten har klart å skape»

Andre materialer fanger opp lys bedre fordi de består av andre atomer. Solcellematerialer med god absorpsjon gir ikke nødvendigvis mer strøm.

Men til gjengjeld kan solceller av slike materialer brukes i tynnfilmsolceller. Dette gir mange nye muligheter.

Tynne og bøyelige solceller

Tynnfilmsolceller er nøyaktig det det høres ut som: en tynn film som fungerer som en solcelle.

De ligner litt på tynne malinglag, gjerne bare en tusendels millimeter, som kan legges på en glass- eller plastplate. Slike solceller kan gjøres så bøyelige at de kan rulles opp på en rull, nesten som en plastfolie.

Solcelle på rull kan lages like raskt som aviser trykkes i en avispresse.

De kan også lages i alle mulige former og farger, og egner seg utmerket utenpå bygninger, biler, båter eller fly.

Noe som holder visse typer tynnfilmsolceller litt tilbake, er at enkelte av elementene er sjeldne eller giftige. Men det gjøres store fremskritt med å finne alternative materialer for tynnfilmsolceller.

Solceller som maling og gardiner

Neste generasjons solceller er gjerne basert på nanoteknologi eller organiske elementer. Med slike solceller blir det virkelig spennende. Organiske solceller kan for eksempel gjøres så tynne at de kan brukes som gardiner.

Et annet lovende materiale kan sprayes på overflater og gjøre dem til solceller. Se for deg at du kjøper et spann med solcellemaling neste gang du skal male huset.

Gjennomsiktige solceller

En spennende, nesten paradoksal type solceller, er gjennomsiktige. Slike solceller er lagd av nye typer materialer som bare absorberer infrarøde og ultrafiolette farger, og som slipper den synlige delen av lyset rett gjennom.

Slike solceller er ikke de mest effektive, men kan være svært praktiske, for eksempel som skjermer i neste generasjons mobiltelefoner eller i vinduer. Er det én ting moderne byer er fulle av så er det store glassflater.

LES OGSÅ: Universitetet i Oslo bygger et verdensledende miljø innen solceller

Ved å bruke moderne materialfysikk kan vi også få lys til å oppføre seg på nye måter. Istedenfor å tilpasse solcellene til sollyset, kan vi også bruke materialer som konverterer deler av solspekteret til farger som er bedre tilpasset solcellene. I kombinasjon med for eksempel tradisjonelle silisiumbaserte solcellematerialer, kan dette gi veldig effektive solceller.

Norske nanosolceller

Norge er i dag verdens fjerde største produsent av silisium. I den nasjonale strategien for energiteknologi, Energi21, inngår solenergi som en av de seks viktigste satsingsområdene. Målet er å fremme fremtidens silisiumbaserte solnæring.

Neste generasjons solceller benytter seg av materialer basert på nanoteknologi. I denne utviklingen bidrar flere norske universiteter og institutter.

På Universitetet i Oslo forskes det både eksperimentelt og teoretisk på solcellematerialer. Beregninger på tungregnemaskiner brukes til å utforske og utforme nye solcellematerialer som skapes og testes i avanserte laboratorium.

Disse nye materialene kan være både effektive og miljøvennlige og kan skreddersys for ulike formål.

Med en teknologi i en så rivende utvikling, kan Norge hevde seg ved å være i forskningsfronten og ved å utvikle industri med spisskompetanse. Norge skulle også kunne hevde seg med godt produktdesign.

Med nye materialer kommer solceller til å se ut som alt annet enn solceller.

Denne artikkelen har tidligere vært publisert på Aftenposten Viten

Les også:

Kameraer kan ikke gjengi fargene i naturen

Er lys bølger eller partikler? Forskerne er i villrede

Vi går nå inn i siste dag av FNs "International Year of Light": Lær mer om lysteknologi her

Kontakt:

Postdoktor Kristian Berland ved Fysisk Institutt

Stipendiat Per Lindberg ved Fysisk Institutt

Professor Clas Persson ved Fysisk Institutt

Skriv ny kommentar

Verifiser deg (din epost-adresse vil ikke bli vist offentlig)

Les også

Ole-Johan Dahl, Kristen Nygaard, Simula

Norges største forskningsbragd i IT runder 50

"To menn som slåss foran en tavle? Nei, det er ikke farlig. Det er bare Kristen Nygaard og Ole-Johan Dahl som diskuterer Simula." Så høy var temperaturen da programmeringsspråket skulle utvikles. Nå feires 50 års suksess.

Verdens raskeste katode består av amorft litiumjernfosfat

Snart kan du starte bilen med strøm fra mobilen

Om noen år har vi fått batterier som har lengre levetid, koster mindre, lades fortere og er både små og bøyelige. Dessuten vil mobilbatteriet være sterkt nok til å funke som "startkabler" til bilen. – Men da får du kanskje ikke ringt etterpå, sier professor Ola Nilsen. 

Hilde Barsett, Giang Thanh Thi Ho og Helle Wangensteen

– Svarthyll kan motvirke diabetes

– Resultatene er svært lovende og tyder på at denne gamle urtemedisinen virkelig har noe for seg, sier førsteamanuensis Giang Thanh Thi Ho ved Farmasøytisk institutt.