Forskere hos SDU Sønderborg har opnået et gennembrud inden for organiske solceller.
Det er lykkedes dem at forlænge levetiden for de organiske solceller, hvilket er et kardinalpunkt, hvis de organiske solceller skal konkurrere med de traditionelle solceller af silicium.
Organiske solceller har en lang række fordele i forhold til traditionelle solceller af silicium – de er billigere at producere, de er mere miljøvenlige, de er bøjelige og så er de gennemsigtige. Problemet er bare, at organiske solceller fortsat halter bagud, når det kommer til effektivitet og holdbarhed. Nye forskningsgennembrud er dog ved at eliminere disse udfordringer.
Først lykkedes det forskere fra Nankai University tilbage i august 2018 at konvertere 17,3% af energien fra solens stråler om til elektricitet, hvilket slog den hidtidige rekord på 14% med flere længder. Udviklerne sagde ved den lejlighed, at potentialet ved organiske solceller er blevet undervurderet, og at de organiske en dag ude i fremtiden måske vil udkonkurrere de konventionelle – hvis blot udfordringerne med de organiske solcellers levetid og holdbarhed kan blive løst. De skal kort sagt være mere robuste.
Klarer sig igennem hård stresstest
Og nu har forskere ved SDU Sønderborg taget et stort skridt i forhold til at løse lige præcist det problem. I en ny artikel publiceret i det anerkendte videnskabelige magasin, ’ACS Applied Energy Materials’, konkluderer forskerne, at organiske solceller ved hjælp af en ny type kontaktlag kan forlænge deres levetid markant.
Lektor Morten Madsen fra Mads Clausen Instituttet under SDU er leder af solcellegruppen, der tæller ni forskere og flere studerende, og han fortæller, at organiske solceller med det nye kontaktlag i høj grad har formået at opretholde sine funktioner under en 10 dage lang stresstest.
Kendt metode, men ny anvendelse
Morten Madsen og hans forskergruppe har opnået det banebrydende resultat ved hjælp af sputtering. Ordet sputtering er egentlig afledt af ’spytte’ eller ’sprutte’, men dækker over forstøvning af et materiales overflade under partikelbeskydning. Ved at bombardere en overflade med ioner ’spyttes’ et antal molekyler og atomer ud fra materialet. Effekten blev opdaget tilbage i 1853 af den britiske fysiker William Robert Grove.
“Det er ikke normalt at bruge denne metode til solceller, men den har vist sig yderst brugbar til at forlænge deres levetid”, siger Morten Madsen.
Han fortæller videre, at forskerne fra solcellegruppen har fundet ud af, at det det har stor effekt at tilføre ekstra ilt ind til oxiden, hvilket medfører, at et ultratyndt metal-oxid-lag lægger sig fint over den organiske solcelle.
“Det handler om at prøve sig frem, men hvis man først har fundet den rigtige opskrift, så er den let at gentage”.
Store perspektiver for organiske solceller
Der er stadig et stykke vej, før organiske solceller kan konkurrere med siliciumsolceller, men med de seneste forskningsmæssige resultater, så er der blevet taget flere syvmileskridt på ganske kort tid. Med den hastighed, så er det ikke længere usandsynligt, at vi ser organiske solceller for alvor træde ind på markedet for vedvarende energi inden for en overskuelig årrække.
“Og det åbner op for nogle yderst interessante perspektiver. Organiske og hybride solceller er supertynde og bøjelige, så de kan integreres i vinduer, facader og andre dele af bygninger. Det betyder, at strøm kan blive produceret der, hvor den skal bruges, nemlig i byerne”, forklarer Morten Madsen.
Forskningslederen fortæller, at Danfoss for tre år siden skænkede SDU et kostbart rulle-til-rulle-anlæg, som kan bruges til at fremstille for de fleksible, organiske solceller. Når maskineriet er oppe i omdrejninger, kan der printes flere meter solceller i minuttet.
Projektet ledes af solcellegruppen hos SDU NanoSYD, men har flere vigtige samarbejdspartnere, såsom Aarhus Universitet, LBL Berkeley, IMEC, UC Berkeley, samt UPMC Paris.
