Forskerne jagter langtidsholdbare plast-solceller

Det har længe været en drøm for solcelleforskerne at udvikle stabile og effektive polymer-solceller i stor skala. Den type solceller er tynde, lette, bøjelige og billige at fremstille, da de ikke først skal smeltes ved høje temperaturer som de silicium-solceller, vi normalt ser på hustage i dag.

I princippet består solcellerne af en plastfilm, hvorpå der printes et aktivt fotoelektrisk lag. Men da der er tale om en polymer, vil den hurtigt blive nedbrudt af solens stråler, og hvad naturen ellers udsætter den for. Det er selvfølgelig ikke særlig smart, at solcellerne rent ud sagt ikke særlig godt tåler at stå udenfor, og derfor kæmper forskerne i disse år med at forlænge levetiden.

Det forklarer lektor Morten Madsen fra Mads Clausen Instituttet:

»Ved at tilføre nogle specielle kemiske stoffer til de fleksible celler vil vi kunne forøge levetiden, faktisk helt op til tredoble den, ved at stoppe nogle af de kemiske processer, som nedbryder den organiske polymer. Dette er nødvendigt, da de typisk har en levetid på få år,« siger han.

Det lyder måske ikke af så meget sammenlignet med solceller af silicium, som nemt holder 20 år, også selvom de står ude i al slags vejr.

Men polymere solceller har som nævnt den fordel, at de er meget billige at fremstille, råmaterialerne er billige, og de færdige solceller er så tynde (samlet ned til 10 mikrometer med det aktive solcelle lag helt ned til omkring 100-200 nanometer), lette, bøjelige og næsten gennemsigtige, at de kan installeres overalt: i vinduer, husfacader, på biler, ja, selv i vores tøj, så vi altid vil kunne have el-energi med os.

Printmaskine fra Danfoss

Teknikken, der bruges til at fremstille polymersolceller i stor skala, kaldes 'roll-to-roll', hvilket i praksis betyder, at solcellerne printes på en bane af en egnet polymer, som så igen rulles sammen. Teknikken minder i det store hele om den måde, som almindelige papirprintere fungerer på, og når solcellerne skal bruges, er det blot et spørgsmål om at rulle dem ud og forbinde dem.

Teknikken har stor betydning for økonomien, da holdbarheden som nævnt ikke er nær så lang som for silicium-solceller. Det skal derfor være billigt og hurtigt at fremstille solcellerne, da de oftere skal udskiftes.

Men hos SDU har de et par trick, som kan gøre deres solceller mere holdbare, end det tidligere har været muligt, blandt anden gennem en speciel vakuumproces:

»Ud over tilsætningen af kemiske stoffer i polymer laget arbejder vi også med at tilføre metaloxider til printprocessen gennem en såkaldt sputter-proces. Det har vist sig, at de lag har en positiv indvirkning på stabiliteten af solcellerne. Gennem sputter-processen har vi mulighed for at justere og kontrollere den kemiske sammensætning af materialet, igennem processen, hvilket er vigtigt for at optimere lagene i solcellerne,« siger Morten Madsen.

Den nye roll-to-roll-printfacilitet på SDU NanoSYD i Sønderborg giver mulighed for både at arbejde med de kemiske tilsætningsstoffer og metaloxidlagene gennem roll-to-roll-massefremstillingsmetoden, som der er fokus på i det nye RollFlex-projekt.

Projektet har modtaget 12 mio. kroner fra EU's midler gennem Interreg Deutschland-Danmark, der støtter samarbejde over grænser. Derudover har projektet fået støtte fra Syddansk Vækstforum. RollFlex løber frem til 2019.