MIT-forskere sier de har laget det som er den tynneste og letteste komplette solcelle noensinne. For å demonstrere nøyaktig hvor liten og tynn solcellene er, plasserer de den på toppen av en såpeboble, uten at den sprekker.
Den lille solcellen er 1,3 mikrometer tykk og veier 3,6 gram per kvadratmeter. Den kan også bøyes.
Kapslet inn i et beskyttende lag, øker tykkelsen på solcellen til 2,3 mikrometer.
– Den vil være så lett at du ikke merker den, enten det er på t-skjorten eller på notatboken, sier Professor Vladimir Bulović i en artikkel på MITs nettsted.
Bulović, som har skrevet en vitenskapelig artikkel om konseptet i tidsskriftet Organic Electronics, mener den lette solcellen med enkelhet kan klistres på ulike gjenstander.
Nøkkelen til å få til en ultratrynn og lett solcellen er selve produksjonsmetoden.
Organiske solceller
Metoden minner om måten man lager tradisjonelle tynnfilmsolceller: Først velger man et substratmateriale som man kan gro resten av solcellen oppå og som gir solcellen mekanisk styrke. På toppen av substratet gror man deretter det fotoaktive materialet, i tillegg til de nødvendige elektrodene.
I dette tilfellet gror forskerne også selve substratet, en supertynn polymerfilm, oppå et substrat av glass, som fjernes når den er ferdig.
MIT-forskerne gjør alt i en og samme prosess - i et vakuum-kammer i romtemperatur, uten bruk av løsemidler. Til sammenligning krever tradisjonell solcelle-produksjon bruk av høye temperaturer og ulike kjemikalier.
Norsk pilotprosjekt: Slik kan nye matbutikker se ut om fem år
Trekker av solcellen
Forskerne tok i bruk et fleksibelt polymer av typen parylene, et materiale hyppig brukt som beskyttende lag i biomedisinske implantater og elektroniske kretskort. Her ble parylenet både som substrat og coating i solcellen. Som lysabsorberende lag brukte forskerne et organisk materiale laget av dibutyl ftalat (DBO).
– Dette er en ganske annerledes solcelle-teknologi. Forskerne tar en glassplate inn i et vakuum-kammer og gror et substrat av litt tøff polymer, som tåler å få påført elektrodene og det lysabsorberende laget, før de rett og slett trekker det av glassplaten uten at polymeret går i stykker, sier forsker Erik Stensrud Marstein ved Institutt for energiteknikk (IFE) til Teknisk Ukeblad.
- Norsk solcellelampe: Gir lys til snart 2 millioner mennesker
Imponert
Det finnes flere tynnfilmsolceller som lages på samme måten, men med andre materialer, og aldri før på et så tynt substrat.
Ifølge solcelle-eksperten er det virkelig nye at forskerne greier å trekke solcellen av glassplaten uten at polymeret blir revet i stykker.
– Det virker som de har jobbet ganske hardt med å få til en polymer som er lett å rive av glasset. Det er rett og slett imponerende at de greier å trekke av laget på en tykkelse med et par mikrometer, sier Stensrud.
Fordi hele solcellen produseres i en og samme prosess og aldri trenger å bli tatt på, flyttet eller rengjort i løpet av produksjonsprosessen, reduserer det risikoen for at solcellen degenereres underveis, argumenterer forskerne.
- Mislykket solcelleforskning: Førte til norskutviklede, smarte vindusglass
Lav virkningsgrad
Marstein er imidlertidig ikke imponert over den mikrotynne solcellens lave virkningsgrad.
– Den får en virkningsgrad på 2 prosent, det er lett å regne seg fram til. Når vi vet at standard solceller har en virkningsgrad på 15-20 prosent, og at det finnes solceller med 20-25 prosents virkningsgrad i industriskala, er det vanskelig å argumentere for å velge noe annet enn det beste for normal kraftproduksjon, sier Marstein.
Marstein mener derfor oppfinnelsen ikke har potensial til å endre solcelle-industrien på noen måte.
Likevel mener han bittesmå solceller har noe for seg, ikke minst til bruk i elektroniske nisjeprodukter, som for eksempel smarttelefoner.
- Skal isoleres med såpebobler: Her vil fengsselssjefen dyrke grønnsaker, produsere oppdrettsfisk og huse innsatte
Kan brukes overalt
– Solceller i samme format som plastfolie kan brukes overalt. Denne solcellen er faktisk mellom fem og ti ganger tynnere enn plastfolien de fleste av oss har hjemme, påpeker Marstein.
– Det er egentlig bare fantasien som setter begrensninger, spesielt om forskerne klarer å lage solceller med store arealer og høste ut større strømmer fra. Der har de foreløpig ikke løsningen klar, fortsetter Marstein.
Selv om forskerne argumenterer med mindre bruk av sterke kjemikalier, er heller ikke dibutyl ftalat, som brukes i solcellens lysabsorberende lag, et ufarlig kjemikalie. I 2011 ble stoffet ført opp i REACH-regelverket som et stoff som representerer betenkelig helse- og miljøfarter.
