Göm kisel. Detta material kan förändra solenergin

Oxford, Storbritannien (CNN Business) Solenergin står inför vad som kan vara den största förändringen på över ett halvt sekel.

En grupp material som kallas perovskiter används för att skapa nästa generations solpaneler, som så småningom kan bli dubbelt så effektiva som nuvarande modeller och tillräckligt flexibla för att kunna svepas runt hela byggnader.

Den första solcellen som kunde driva vardaglig elektrisk utrustning tillverkades på 1950-talet vid Bell Labs i New Jersey. Då var de kiselbaserade panelerna enormt dyra och omvandlade bara 6 % av solljuset till elektricitet.

Sedan dess har kostnaderna sjunkit dramatiskt och dagens kiselsolceller kan omvandla upp till 22 % av solljuset till el. Men de är nästan maxade när det gäller effektivitet. Nu erbjuder perovskiter potential för dramatiska ökningar av effektuttaget, och de skulle i slutändan kunna ersätta kisel helt och hållet.

Forskare vid Oxford PV, ett företag som är sprunget ur University of Oxford, gjorde ett stort genombrott 2018. Genom att belägga kisel med perovskit uppnådde de en verkningsgrad på 28 procent. Företaget tror att de så småningom kan nå 40 %, eller högre.

En förbättrad solcellseffektivitet kommer att göra det möjligt för installationer att pumpa ut mer el med färre paneler, vilket minskar kostnaderna och mängden mark, arbetskraft och utrustning som behövs för att driva dem.

”Om vi vill att all ny elproduktion ska vara solceller måste vi fortsätta att pressa ner priset”, säger Henry Snaith, professor i fysik vid Oxfords universitet och medgrundare av Oxford PV, till CNN Business. ”Ett sätt att göra det är att fortsätta att öka modulens effektivitet eller effektutgång, och det är här som perovskiterna verkligen kommer in i bilden.”

Solpotential

Perovskit upptäcktes 1839. Oxford PV använder en syntetisk version, tillverkad av billiga material som finns i överflöd i jordskorpan, medan andra företag använder variationer av det ursprungliga mineralet, som tillsammans kallas perovskiter.

Förutom förbättrad solenergiverkningsgrad fungerar de bättre än kisel i skuggan, under molniga dagar eller till och med inomhus. Perovskiter kan skrivas ut med en bläckstråleskrivare och kan vara lika tunna som tapeter.

Henry Snaith, till vänster, och Christopher Case, från det brittiska företaget Oxford PV, som arbetar med perovskit för att generera solenergi. Case säger att materialet är ”den mest betydelsefulla utvecklingen inom solceller på 65 år”.

Ett rör av Oxford PV:s perovskitmaterial, som syntetiseras från material som finns rikligt i jordskorpan.

Eftersom perovskitsolceller fungerar bättre än kisel i svagt ljus, säger polska Saule Technologies att halvgenomskinliga celler skulle kunna kläs på byggnader i tätbebyggda områden, som i den här ritningen.

Teamet på Saule Technologies med sitt mycket flexibla perovskitmaterial.

I takt med att tekniken utvecklas skulle perovskit kunna skrivas ut på flexibla rullar och lindas runt byggnader.

Saule förutspår att perovskitsolceller så småningom skulle kunna integreras i gatumöbler, där de skulle kunna driva gatubelysning och ladda elektroniska apparater.

Saule Technologies använder en bläckstråleskrivare för att tillverka sina perovskitsolceller.

Deras låga vikt innebär att de har potential att installeras på hustak lättare än kiselpaneler.

Kalifornienbaserade Swift Solar arbetar på att införliva sitt perovskitmaterial i asfaltskivor, som i denna rendering, som används för takbeläggning.

Företaget säger att perovskittekniken så småningom skulle kunna införlivas i bilar och flygplan.

1 av 10

Dölj bildtext

Oxford PV hoppas att perovskit så småningom ska ersätta kisel helt.

”Under de kommande årtiondena lovar helt perovskitbeläggningar för solceller att höja verkningsgraden ytterligare, minska vikten och fraktkostnaderna för solcellsutrustning”, säger Varun Sivaram, energiexpert och författare till boken ”Taming the Sun: Innovations to Harness Solar Energy and Power the Planet”, som arbetade med Snaith när han studerade vid Oxford.

Han säger att i takt med att tekniken utvecklas kan perovskit sprutas eller rullas på flexibla ytor. Semitransparenta solbeläggningar skulle till och med kunna lindas runt hela byggnader.

Oxford PV siktar på att börja producera celler gjorda av perovskit på kisel i början av nästa år i en ny specialbyggd fabrik i Brandenburg i Tyskland. Företaget uppskattar att paneler tillverkade av cellerna skulle kunna spara husägare upp till 1 000 dollar på inköp och installation av ett genomsnittligt solcellssystem.

Allra företag som arbetar med perovskit är bland annat Warszawabaserade Saule Technologies, som har säkrat en finansiering på 10 miljoner euro (11,7 miljoner dollar) från det polska solcellsföretaget Columbus Energy.

Se mer

Förra månaden började Saule Technologies nya fabrik i Warszawa att skriva ut perovskit-solceller med bläckstråleskrivare. I början av nästa år kommer fabriken att börja leverera till det svenska byggföretaget Skanska Group, som säger sig vilja bli den första byggherren att fästa tryckta solceller på fasaden på en byggnad i kommersiell skala.

”Det kommer att bli en förändring inom energisektorn, eftersom det fungerar i alla ljusförhållanden”, säger Olga Malinkiewicz, medgrundare av Saule Technologies. ”Man kan göra den flexibel. Det är ett fantastiskt material. Arkitekter kommer att älska det.”