Rekordtunna solceller ger mer
Ett amerikanskt forskningsföretag har lyckats tillverka extremt tunna solceller. Därmed blir det ekonomiskt möjligt att använda dyrare och effektivare material, samtidigt som cellerna blir lätta och böjliga.
Bild: Istock, Altadevices
Solceller av galliumarsenid är betydligt bättre än vanliga solceller av kiselceller på att omvandla solenergin till elektricitet – men nästan hundra gånger dyrare. Därför har de hittills använts där prestanda är viktigare än pris, exempelvis i solpaneler för rymdfarkoster.
Nu har företaget Alta Devices, som är grundat av forskare vid University of California, Berkeley, och California institute of technology, utvecklat en teknik för att göra galliumarsenidceller i skikt som bara är en tusendels millimeter tjocka. Då går det åt minimalt med material, vilket sänker kostnaden. Dessutom blir cellerna flexibla – och får högre verkningsgrad.
Enligt officiell rankning som sammanställs av USA:s energiforskningslaboratorium, National renewable energy laboratory (NREL), omvandlar Alta Devices mest avancerade celler 30,8 procent av solenergin till elektricitet, vilket tills helt nyligen var världsrekord. Nu har en forskargrupp vid NREL slagit rekordet med tre tiondelar.
Solcellerna tillverkas på ett substrat av perfekt monokristallin galliumarsenid. På dess yta byggs sedan flera skikt upp genom att olika processgaser får reagera med varandra vid hög temperatur. De får då samma perfekta kristallstruktur som substratet.
Det första skiktet som läggs på består av aluminiumarsenid, sedan följs det av flera lager galliumarsenid och till sist ett metallskikt. Metallen fungerar både som elektrod och som reflektor, som speglar tillbaka ljuset in i solcellen.
Aluminumarseniden etsas sedan bort och det extremtunna galliumarsenidskiktet kan lyftas av från substratet, som på nytt går in i en beläggningsomgång. Hela processen tar ungefär en minut. Galliumarsenidskivan monteras därefter på en skyddande plastfolie och förses med ett mönster av smala metallelektroder på framsidan.
Det finns en rad alternativa solcellstekniker. Billigare solcellspaneler med lägre verkningsgrad kan vara gynnsamt om man ska täcka en stor yta – även om kostnaderna för bland annat kabeldragning då ökar. Det finns en stor överkapacitet för att göra vanliga kiselsolceller i Kina, vilket har pressat priserna i botten och gör att nya typer av solceller har svårt att komma ut på marknaden.
Solcellsmästerskap med många grenar
I dag finns många olika solcellstekniker, med helt olika tillverkningsprocesser, kostnader och prestanda. Den kartläggning som amerikanska National renewable energy laboratory (NREL) gör av de högsta uppnådda verkningsgraderna kan betraktas som solcellsforskarnas officiella rankningslista. Den är för närvarande uppdelad efter 27 olika teknikgrenar och kan laddas ner här: http://korta.nu/nrel
