Superforskare bäddar för solel till lågpris

Nanotrådar är det som ska göra framtidens solceller mycket effektivare. Det utlovar nanoteknikforskarna i Lund som under de senaste 10-15 åren har spenderat ett par miljarder kronor på akademisk samt industriell forskning och utveckling kring nanotrådarna. Trådarna är halvledarstavar som utvecklas med specialteknik på de skånska forskningslabben.

Idag är verkningsgraden för en vanlig solcell omkring 20 procent, men visionen är att med hjälp av nanotrådar tillverka solceller som, på sikt, har en verkningsgrad på upp till 30-40 procent. I praktiken innebär det alltså att framtidens solceller kan komma att producera dubbelt så mycket elektricitet på samma yta som idag.

Hjärnan bakom forskningen på nanotrådar är främst Lars Samuelson, fysikforskare på Lunds Tekniska Högskola och den som skapat Nanometerkonsortiet vid Lunds universitet. Under sin tid som gästforskare i Japan under 1990-talet insåg han att det skulle vara möjligt att ta fram nanotrådar och använda dem i avancerad elektronik och optoelektronik. Sedan dess har hans forskning varit så gott som uteslutande inriktad mot nanotrådar.

För att få gå in i labbet på Nanometerkonsortiet krävs skyddskläder i form av en blå rock, skoskydd och en piffig tygpåse att sätta på huvudet. Inga partiklar får komma ut i de superrena forskningsrummen. Lars Samuelson tar vant på sig skyddsutrustningen – labbet är hemmaplan för honom. Ovana besökare kan dock lätt få en känsla av att ha hamnat i ett UFO, där apparater, slangar och diverse märkliga konstruktioner trängs.

Lars Samuelson är även grundare av och vetenskaplig ledare för företagen Glo och Sol Voltaics som ligger i forskningsbyn Ideon i Lund. Båda företagen håller på med nanotrådar; Glo för lysdioder och Sol Voltaics för solceller. I det ena fallet handlar det alltså om elektricitet som ska bli ljus och i det andra om ljus som ska bli elektricitet.

Vanligtvis odlas nanotrådarna fram på en halvledarskiva med hjälp av så kallad epitaxi, och liknar närmast en gräsmatta av nanopinnar. Lundaforskarna visade dock för några år sedan att nanotrådar även kan tillverkas genom aerotaxi, då trådar bildas fritt svävande i exempelvis kvävgas. Just nu håller Sol Voltaics på att bygga upp en uppskalad anläggning, med målet att tillverka tillräckligt med nanotrådar för att kunna producera solceller med en kapacitet om 5 megawatt per år – ungefär en fjärdedel av vad som nyinstallerades i Sverige förra året.

– Vi har två mål med Sol Voltaics arbete. Det ena är att skapa en flexibel tunnfilm där nanotrådarna bakas in, vilket gör att kostnaden går ner och att man får en flexibel tunnfilm men med samma egenskaper som en vanlig halvledare med kristallstruktur. Det andra är att tillverka nanotråder i aerosolfas, vilket gör produktionen 100 gånger billigare än normalt, säger Lars Samuelson.

Idag består 90 procent av solcellsmarknaden av kiselceller, men om tunnfilmen läggs ovanpå en vanlig standardsolcell så ökar dess effektivitet drastiskt, till exempel från 15 till 25 procent.

Mycket av forskningen kring nanotrådar handlar alltså om ökad effektivitet och minskade kostnader. Men Lars Samuelson brinner också för att forskningen ska komma till nytta i utvecklingsländer, till exempel i form av energieffektiv elproduktion med nanotrådssolceller och belysning med hjälp av nanotrådsbaserade lysdioder.

– Ljuset kan användas i allt från att ge skolbarn möjlighet att läsa sina läxor på kvällen till en mer upplyst närmiljö eller för kommunikationsändamål. Tekniken kan även användas för vattenrening med hjälp av UV-lysdioder som vi också forskar kring, och sådana samhälleliga vinster är något som jag är väldigt glad över att vår forskning kan bidra med, säger han, och tar av sig skyddskläderna.

Text: Anders Frick

Bild: Kristoffer Lindblad