Under en procent af verdens elektricitet hentes fra Solen, fordi det er svært og dyrt at omdanne solenergien til el. Men nu er den danske forsker Martin Aagesen under sin ph.d.-uddannelse på Nano-Science Center på Københavns Universitet ved at udvikle en solcelle af flager i nanostørrelse.

De såkaldte nanoflakes udnytter solenergien langt bedre, end det sker i dag.

»Nanoflakes har potentiale til at kunne omdanne op til 30 procent af solenergien til elektricitet, og det er dobbelt så meget, som man typisk ser i dag,« fortæller Martin Aagesen, der nu sammen med Københavns Universitet og Seed Capital Denmark har stiftet firmaet Sunflakes.

Ingeniøren beskrev nanoflakesne tilbage i maj. Men dengang kunne Martin Aagersen ikke berette om hele baggrunden for solcellerne. Dels på grund af forretningshemmeligheder. Dels på grund af et peerreview af forskningen. Nu er den blevet offentliggjort i Nature Nanotechnology, hvorfor der kan kastes mere lys på teknikken, der måske kan rokke ved klimakrisen.

Kernen i de danske solceller er, at de består af små flager, der sidder så tæt, at sollyset ikke kan undslippe, når det først er blevet opfanget. Selve solcellen og nanoflaken indeholder begge halvledere, men på grund af størrelsen skal elektronhul-parret bevæge sig over en meget kortere afstand end i en klassisk siliciumcelle, nemlig kun nogle få hundrede milliontedele af en millimeter.

Rene og dyre krystaller
Næsten ligeså væsentligt som effektiviteten er, at solcellerne i nanostørrelse kan gøre halvledere til hvermandseje ved at reducere prisen.

Muligheden for et gevaldigt prisnedslag hænger sammen med, at en klassisk solcelle typisk er lavet af dyrt, ultrarent silicium. Et af de store problemer er her de store afstande, som lyset - fotonen - i form af et såkaldt elektronhul-par skal tilbagelægge inde i den todelte halvlederkrystal, der absorberer lyset.

Hvis elektronhul-parret derudover møder urenheder og defekter i krystallen på sin vej, vil parret blive tvunget sammen og udsende sin energi som lys. Derved vil solcellen være defekt eller mindre effektiv.

Men ved at arbejde med solcellernes overflade i nanostørrelse, kan problemerne med afstand og urenheder muligvis helt undgås. For nanoflaken består af en perfekt krystal, så derfor vil der ikke være defekter, som kan hindre energien i at bevæge sig.

Samtidig vil en nanoflake-solcelle også blive meget billigere, da en effektiv celle kun behøver en procent af det dyre silicium. En klassisk solcelle er bygget fuldstændig af silicium, men faktisk har Martin Aagesen planer om at benytte den til formålet endnu bedre halvleder galliumarsenid.

»Galliumarsenid er virkelig dyrt, betragteligt dyrere end silicium, men det er det bedste materiale til solceller, og når vi kun bruger det i nanomængder, kan vi stadig gøre det billigt og samtidig bedre,« fortæller Martin Aagesen.

Tilfældig opdagelse
Det var under sit arbejde med at konstruere såkaldte nanowires, der blandt andet kan bruges til at måle kvantemekaniske effekter i en dimension med, at Martin Aagesen ved en tilfældighed opdagede, at en fejlproduktion af wirene havde særlige egenskaber.

»Da jeg kiggede nærmere på de fejlproducerede wires, opdagede jeg, at der var tale om todimensionelle perfekte krystaller samtidig med, at prøven, de stod på, var kulsort. Den absorberede simpelthen alt lys. Det er de to vigtige egenskaber ved en solcelle,« fortæller Martin Aagesen.

Han forventer, at den første virksomme prototype vil kunne lave strøm inden jul.