Forskare vid amerikanska Wisconsin-Madisons universitet har utvecklat minimala, men ytterst effektiva solceller som överträffar alla befintliga jämförbara komponenter i effektivitet. Dessa miniatyrsolpaneler kan användas i otaliga personliga apparater, som exempelvis i medicinska sensorer, smarta klockor och även för autofokusering av kontaktlinser.
Forskaren Hongrui Jiang och hans team har skapat solceller, som kan alstra nästan tre gånger så mycket el med hjälp av instrålande ljus, som med befintlig teknik.
Stora, fotoelektromotoriska celler genererar elektricitet från laddare som rör sig vertikalt. En vetenskaplig tidskrift beskriver hur de nya, små cellerna använder sig av avancerad materialteknik med vars hjälp de kan fånga energin på ett nytt sätt, nämligen i sidled. Därigenom genererar de betydligt mer energi än andra solvärmesystem.
Dessa nya generationers solceller kommer enligt forskarna att bidra till nästa stora kvantsprång när det gäller kompakta enheter eftersom med hjälp horisontella elektroder en tekniker kringgå ett traditionellt arbetsmoment i samband med produktionen av solceller. Den mödosamma uppgiften att anpassa åtskilliga lager av cellens material ovanpå varandra försvinner.
-Utifrån tillverkarens synvinkel kommer det att bli lättare att producera strukturer sida vid sida. säger Hongrui Jiang, professor i elektro- och datateknik vid Wisconsin-Madisons universitet.
Dessa så kallade laterala solceller ger, enligt Jiang, även ingenjörerna större flexibilitet ifråga om val av material.
Dessa nya solceller består av två elektroder kring ett halvledande material ungefär som en smörgås med köttet mellan två brödskivor. När ljuset träffar det översta segmentet, färdas laddningen genom påfyllningen till det nedersta lagret och skapar därigenom elektrisk ström.
Metoden innebär att allt sker ovanifrån och neråt. Ett lager måste göra två jobb i och med att det måste släppa in ljus och förflytta laddningen. Materialet i elektroden hos en typisk solcell skall därför inte bara vara i högsta grad genomskinligt, men också elektriskt ledande. Det är dock få ämnen som utför båda uppgifterna bra.
Istället för att bygga sin ”solcellsmörgås” ett lager i taget, skapade Jiangs team en tättpackad modell av miniatyrelektroder på toppen av ett genomskinligt glas. Resultatet blev att Jiangs team tredubblade solcellernas verkningsgrad genom att nå upp till 5,2 procents effektivitet. Existerande solceller transformerar idag endast 1,8 procent av inkommande ljus till användbar elektricitet.
-Den teknik vi har utvecklat tillåter oss att göra mycket kompakta laterala strukturer som drar nytta av deras fulla volym, sade professor Hongrui Jiang.
Jiang och kollegor arbetar nu för att göra sina solceller ännu mindre och effektivare genom att utforska material som ytterligare optimerar dess ledningsförmåga. Teamet strävar också efter att utveckla en småskalig, flexibel solcell som kunde ge energi till en elektriskt reglerbar kontaktlins.
Källa: The Science World
Markku Björkman
