Så kan giftfria och effektiva solceller tillverkas

Organiska solceller med hög effektivitet och minimal miljöpåverkan, producerade i stor mängd. Det kan bli möjligt efter nya forskningsrön vid Linköpings universitet.

Komplement till traditionella kisel-solceller utvecklas hela tiden. En av de mest lovande teknikerna baseras på elektriskt ledande plaster – organisk elektronik.

Fördelen med så kallade organiska solceller är att de är jämförelsevis billiga och enkla att tillverka. Dessutom är de lätta och flexibla vilket gör att de skulle kunna placeras på fönsterrutor, inomhus eller på kläder för att driva elektronik i vardagen. Redan idag finns organiska solceller på marknaden.

De organiska solcellernas effektivitet börjar närma sig de traditionella solcellernas och kan omvandla ungefär 20 procent av solens strålar till elektricitet. Den höga verkningsgraden är ett resultat av flera års intensiv materialforskning och studier av interaktionen mellan molekylerna i materialet.

Giftiga ämnen i processen

Organiska solceller tillverkas i en blandning som läggs på ett underlag där lösningsmedlet i blandningen avdunstar. Men i kemikalielösningen finns giftiga och miljöfarliga ämnen.

– Om man vill kunna massproducera organiska solceller, med till exempel tryckteknologi, i stor skala behöver vi hitta metoder som inte använder gifter. Det är inte bra för miljön eller för dem som arbetar i fabrikerna, säger Feng Gao, professor i optoelektronik vid Linköpings universitet.

Miljövänliga lösningsmedel

Nu har hans forskargrupp tillsammans med kollegor i Kina och USA knäckt koden till att tillverka effektiva organiska solceller med flera miljövänliga lösningsmedel.

I en solcell gör elektroner jobbet. När solens strålar träffar solcellen skapas rörelser hos elektronerna, vilket frigör energi som i sin tur blir till elektricitet. Forskarna i Linköping har kartlagt det molekylära samspelet mellan materialen som transporterar elektronerna inuti solcellen samt själva lösningsmedlet. De använde två tekniker där neutroner och elektroner används för att ”se in” i materialet.

Ny designprincip

Efter det utvecklade forskarna en designprincip som fungerar för många olika ofarliga lösningsmedel. På sikt hoppas de att till och med vatten ska fungera som lösningsmedel.

Enligt Feng Gao är vägen mot miljömässigt hållbara organiska solceller nu öppen.

– Tack vare ett tillverkningssätt utan gifter har vi nu en mycket större chans att kommersialisera tekniken i större skala.

Vetenskaplig artikel:

Equally High Efficiencies of Organic Solar Cells Processed from Different Solvents Revealing the Key Factors for Morphology Control, Nature Energy.