Svensk Solenergi har startat podden ”Heta S(t)olen”. Först ut var Marika Edoff, professor i fasta tillståndets elektronik med specialitet solceller vid Uppsala universitet. Marika är en ikon inom svensk solcellsforskning. Marika har jobbat med solcellsforskning under hela sitt yrkesverksamma liv. Hon var med och grundade företaget Solibro för tillverkning av solcellsmoduler baserade på tunnfilmsolceller av CIGS. Podden fick därmed ett rätt stort fokus på solcellsteknik.

Podden var trevlig att lyssna på. Intressant för min del då jag undervisat om solcellsteknik vid Mälardalens universitet, men aldrig forskat inom utveckling av själva solcellerna. Kanske lite avancerat för gemene man då man exempelvis behöver ha en hum om vad ett bandgap är och att solljuset består av fotoner för att förstå förklaringen av en solcells verkningsgrad. Å andra sidan kan man Googla fram betydelsen av ord som man inte är bekant med.  Hade kanske velat veta lite mer om vilka problem som behöver lösas för att tandemsolceller ska bli kommersiella och hur långt bort det kan vara med kommersiella tandemsolceller. Detta första avsnitt var 33 minuter, kanske lite långt för en pod.

Solelforskningscentrum Sverige

Vi fick också höra om kompetenscentret Solelforskningscentrum Sverige (SOLVE). Det har ett 50-tal partners och finansieras med en tredjedel vardera av Energimyndigheten (36,5 miljoner under fem år), näringsliv och akademi. Sex olika akademier eller forskningsinstitutet deltar (Uppsala universitet, Mälardalens universitet, Karlstads universitet, Sveriges Lantbruksuniversitet, Högskolan i Borlänge och RISE). SOLVE har sju olika forskningsteman. Målet är att 15 doktorander ska utbildas under de fem åren.

Solcellers verkningsgrad

Hur många försäljare av solceller förklarar för sina kunder hur en solcell fungerar fysikalist? Det är långt ifrån trivialt att förklara på ett enkelt och kortfattat sätt. I podden fick vi höra Marika förklara hur en solcell fungerar. Jag kunde hänga med, kanske beroende på att jag själv i forna kursen Solceller och solfångare på Mälardalens universitet försökt förklara detta för ingenjörsstudenter.

En halvledares bandgap är centralt när det gäller att förstå verkningsgraden för solceller. Likaså att solljuset har ett spektrum av många olika våglängder, omfattande ultraviolett, synligt och infrarött ljus. Om solljuset haft en enda våglängd hade man kunnat välja ett material med ett bandgap som motsvarande den våglängden och då skulle en solcell kunna fånga 100% av solljuset. Men med en solcell som har bara ett skikt är det omöjligt på grund av solljusets många våglängder. Solljusets fotoner med lägre energi än bandgapet kan inte utnyttjas och för fotoner med högre energi än bandgapet blir energiöverskottet värme.

Tandemsolceller

Ett sätt att förbättra verkningsgraden är att göra solceller med mer än ett skikt, så kallade tandemsolceller, som kan utnyttja en större andel av solljuset. Med tandemsolceller som Marika forskar på skulle man teoretiskt kunna höja verkningsgraden till över 40 % enligt Marika, jämfört med högst 33,7% för en solcell bestående av ett skikt. En teoretisk gräns på 46% anges för solceller med två skikt i den vetenskapliga artikeln Perovskite—a Perfect Top Cell for Tandem Devices to Break the S–Q Limit. Med en solcell bestående av oändligt antal lager är den teoretiska gränsen 68,7% verkningsgrad för normalt solljus som inte är koncentrerat på något sätt.

Perovskite

I Uppsala forskar man bland annat på solceller av perovskite, senaste årens solcellsraket, som skulle kunna bilda en tandemsolcell med kisel. Det finns idag ingen kommersiell tandemsolcell med perovskite. Om man hittar en perovskite som är tillräckligt stabil kan det gå fort för tandemsolceller att etablera sig, på motsvarande sätt som att monokristallina solceller med sin högre verkningsgrad tagit över från polykristallina solceller under de senaste fem åren.

Ser fram emot nästa avsnitt av podden ”Heta S(t)olen”.