08. februar 2019

Danske forskere øger organiske solcellers holdbarhed

Af: Mikkel Svinth Rødgaard

Foto: Colourbox

Organiske solceller er billigere at producere, men teknologien er relativt uprøvet. Det vil en forskningsgruppe fra SDU i Sønderborg gøre op med.

Ved at bruge et nyt materiale som kontaktlag er det lykkedes danske forskere at forlænge levetiden på såkaldte organiske, plastbaserede solceller. Disse solceller er billigere end de silicum-baserede alternativer, men de holder til gengæld ikke nær så længe. Det fremgår af en artikel, som forskerholdet har fået publiceret i en ny videnskabelig artikel.

­­- Hovedkonklusionen er, at solcellerne med det nye kontaktlag bliver markant bedre set over deres levetid. Selve det organiske lag er det samme, og det arbejder vi på at forbedre i et andet projekt, siger lektor ved Mads Clausen Instituttet på SDU,  Morten Madsen, som leder solcelleforskergruppen på ni forskere plus studerende til Ingeniøren.

Med det nye kontaktlag er det lykkedes at holde effektiviteten i solcellen over 80 procent efter ti dages ekstrem stresstest, hvor cellerne ikke er indkapslede, er varmet op og bliver udsat for lys, herunder UV-stråling. Til sammenligning er kontrolcellerne, der har traditionelle kontaktlag, helt nede under 50 procents effektivitet efter de ti dages stresstest.

En solcelle lever ikke længere end den svageste komponent, den er bygget op af. Vil vi have de billigere, tyndfilmede solceller med ind i kampen om at levere fremtidens grønne energi, handler det altså om at finde deres svagheder og komme dem til livs. For styrkerne er åbenlyse. De organiske celler er bøjelige og meget lette, og desuden er de materialemæssigt langt billigere end de solceller, man hidtil har sat op på tagene og opstillet på marker.

– De kan bare ikke blive ved med at levere strøm så længe. Sammenlignet med de 30 år, som siliciumcelleproducenterne lover, er de fleksible, organiske cellers fem år ikke nok. Med forbedringer som denne vil det på sigt være muligt at komme op over ti år, men det kommer stadig an på, hvordan de indkapsles, fortæller Morten Madsen til Ingeniøren.

Sputtering kan forlænge levetiden

Fidusen, forskerne har brugt til at forbedre levetiden, kaldes reaktiv sputtering. Ved at bombardere en nøje udformet metalplade med en kontrolleret strøm af ioner kan man skabe en yderst præcis afdrysning af metal fra pladen.

Metalatomerne bevæger sig gennem systemet, går i forbindelse med den ilt, der pumpes ind i det lufttætte rum, cellen laves i, og lægger sig som et meget tyndt metal-oxid-kontaktlag på plast- solcellen.

Selve sputtering-metoden er ikke ny, men anvendes normalt ikke til solceller – det er opskriften og ideen med at pumpe ekstra ilt ind til oxiden, der desuden giver det nye kontaktlag, og dermed solcellerne, en bedre levetid.

Andre dele af solcellen både kan og skal også forbedres, fortæller Morten Madsen. Forskerne i Sønderborg har flere andre projekter i gang, blandt andet vil de nu begynde at implementere den nye sputteringopskrift i deres egen lille produktion af solcellerne.