I framtida kjøper du kanskje solceller til taket ditt i metervis – på rull. Ei stund før har du anskaffet tur-klær med plastbelegg som lader mobilen med solenergi mens du går.
Slik er det fullt mulig at hverdagen vil bli. For ute i verden er de første plastbaserte solcellene allerede framstilt.
Ifølge Sintef-forsker Espen Sagvolden representerer de en teknologi som i første omgang kan utvide bruksområdet for solenergi – og som kanskje kan gjøre den billigere også etterhvert.
De første plastsolcellene har vært lite effektive, sammenliknet med dagens solceller av silisium. Ved Sintef har Sagvolden grepet fatt i dette.
Ved hjelp av regnemodeller som gjenspeiler materialer på atomnivå, jakter han på material-byggesteiner som kan få plastsolceller til å utnytte mer av sollyset (se faktarute).
Inn i nisjemarkeder
– Viser plast seg å ha livets rett i solkraft-markedet, vil verden få billige, tynne og bøyelige solceller. Men de første versjonene har ei levetid bare på to-tre år. Derfor vil det trolig ta tid før plastsolceller eventuelt dukker opp på taket til folk, sier Sagvolden.
Derimot ser han for seg at de ganske raskt kan bli å finne på teltduker og fritidsklær. I tillegg jobber flere industribedrifter med å integrere delvis gjennomsiktige plastsolceller i vinduer til hus og biler.
– Bare fantasien setter grenser, hvis plastbaserte solceller først slår gjennom. Kanskje behøver vi ikke vente lenge så lenge før de gir oss levende bilder på plakater, pluss strøm til å drive andre innretninger med kort levetid. Engangssolcella kan faktisk være rett rundt hjørnet.
Les også: Gjennomsiktig solcelle lager strøm av usynlig lys
Ledende plast
Studiene Sagvolden leder inngår i et internasjonalt teknologikappløp som nå er i gang på feltet plastsolceller.
Dagens silisiumbaserte solceller utnytter 16-20 prosent av solenergien, alt etter hvordan de lages. De første plastsolcellene har til sammenlikning en effektivitet på bare ti prosent.
Så derfor: Skulle du brukt disse tidlig-versjonene til å produsere en gitt mengde strøm, måtte du ha dekket et større areal enn om du brukte silisiumsolceller.
– Men er ikke plast en isolator i elektrisk forstand?
– Det er riktig at vanlig plast ikke leder strøm. Men det finnes også elektrisk ledende plastmaterialer, sier Sagvolden og sper på med litt mer folkeopplysning:
Elektronskyer
- Rundt hver atomkjerne i alle molekyler er det en sky av elektroner.
- Skal molekyler ha ledningsevne, må elektronskyene overlappe hverandre – og elektronene må være fri for sterke bindinger til et enkeltmolekyl.
- Disse forutsetningene er ikke oppfylt i hverdagsplast. Det er de derimot i ledende plast. Her er elektronskyene så store at de overlapper hverandre med god margin.
Les også: Verdens største solvarme-kraftverk griller fugler i luften
Pionerer brakk nakken
De første plastsolcelle-pionerene har vært i sving noen år. Et amerikansk selskap har alt rukket å prøve seg på kommersiell produksjon. Samt gå konkurs.
Sagvolden forklarer at ideen om solceller av plast har verdifulle pluss-sider, men at de første utgavene har flere svakheter. Slik ser "regnskapet" hans ut:
Pluss-sida:
- Håp om lave produksjonskostnader.
Plastmaterialene som brukes i dag er ikke billige, men ved masseproduksjon vil prisen sannsynligvis synke. Dessuten kreves bare et veldig tynt lag av plastmateriale.
Tyske Heliatek, som nå bygger en fabrikk for masseproduksjon av solceller i et plastliknende materiale, melder at selskapet kan komme ned i et lag på en halv mikrometer – 0,5 tusendels millimeter – og dermed kan bruke så lite som ett gram materiale pr. kvadratmeter.
- Holder på effektiviteten:
Silisiumsbaserte solceller mister effektivitet når de blir varme eller ved lav lysstyrke.
Plastsolceller er bedre til å bevare effektiviteten.
Les også: Silisiumbaserte solceller har aldri hatt høyere virkningsgrad
Minus-sida:
- Kort levetid.
For dagens silisiumbaserte solceller garanterer produsentene ei levetid på 20 år eller mer.
Når de første plastsolcellene bare lever i to-tre år, er det fordi oksygenet i lufta tærer på dem når de utsettes for UV-stråling.
Sagvolden: – Plastsolceller må kapsles inn for å overleve. Uten beskyttende innkapsling vil de leve i bare noen dager. Forhåpentligvis vil man forbedre fremstillingsteknikker og innkapsling slik at levetiden blir stadig lengre. Glass er en lovende mulighet som prøves ut. Levetidsproblemene må løses, for det er lite realistisk å tro at strømkunder i høykostland ønsker å ha montører på taket hvert tredje år for å skifte ut solcellene.
Sprekere celler
Sintef-forskeren opplyser at det er stort rom for forbedringer av energiutnyttelsen i plastsolceller.
Den teoretiske grensen for effektiviteten til solceller som ikke legges oppå hverandre i lag, er over 30 prosent.
Men selv om han forsker nettopp på energiutnyttelsen, understreker han at det ennå er for tidlig å forutsi hvor effektive plastsolceller kommer til å bli i praksis.
– Bare tida vil vise hva som blir mulig, sier Espen Sagvolden.
Denne saken ble opprinnelig publisert på Gemini.no – et nettsted for forskningsnytt fra NTNU og Sintef. Artikkelforfatteren er tilknyttet Sintef.
Flere saker fra Gemini:
Elbiler koster Norge opptil 80.000 kroner per tonn spart CO2. En klimakvote koster 30 kroner
Slik vil Telenor få færre til å ringe kundeservice
200 meter lange lasteskip skal dure over havet uten skipsfører
