Kemiexperiment under mikrogravitation

Paulo Marchezi, postdoktor i materialfysik, och Ishita Jalan, doktorand i fysikalisk kemi

Solcellsforskare från Karlstads universitet har åter utfört experiment i tyngdlöshet vid parabelflygningar i Bordeaux, Frankrike. Syftet är att studera hur strukturen av det aktiva lagret på polymera solceller bildas och därmed kunna att öka effektiviteten.

- Det här är andra gången vi gjort experiment vid parabelflygning, säger Jan van Stam, professor i fysikalisk kemi vid Karlstads universitet. Vi studerar övergången från lösning till den fasta, tunna, film som utgör solcellens aktiva lager, det lager där solljuset omsätts till elektricitet. När man tar bort gravitationen går strukturbildningen långsammare och det är då möjligt att studera hur materialets struktur förändras mer i detalj. Att kunna förstå och styra den processen gör det möjligt att på ett enklare och kontrollerbart sätt tillverka effektiva polymera solceller.

Parabelflygning 2022 vid Novespace anläggning i franska Bordeaux. Solcellsforskare från Karlstads universitet utför experiment i viktlöst tillstånd.

Den här gången studerades molekyler i två olika polymermaterial och man testade nya mer miljövänliga lösningsmedel. Teamet från Karlstads universitet bestod av Ishita Jalan, doktorand i fysikalisk kemi, Paulo Marchezi, postdoktor i materialfysik, Leif Ericsson, forskningsingenjör i fysik och Jan van Stam professor i fysikalisk kemi.

- Jag och Leif åkte ner till Bordeaux i förväg med labbutrustningen som är specialbyggd för att kunna användas i detta sammanhang, säger Jan van Stam. Sedan anslöt Ishita och Paulo som var våra aeronauter och utförde experimenten vid parabelflygningen medan Leif och jag stod för markservice.

Det handlade om att följa upp resultaten från den förra flygningen 2018 och att testa den förbättrade utrustningen som tagits fram i samverkan med Université Libre de Bruxelles. Den nya tekniken som experimentuppställningen utrustats med kallas Schlierenteknik och möjliggör studier av torkningsprocessen i realtid. Resultaten ska nu utvärderas inför de experiment som kommer genomföras i en obemannad raket. Det experimentet, planerat till senhösten 2023, ger möjlighet till mikrogravitation under hela sex minuter i stället för de 20-25 sekunder som man får på flygplanen.

- Det betyder att vi kan utföra mer avancerade experiment, som förhoppningsvis ger oss tydligare svar på frågor runt strukturbildningen, säger Jan van Stam.

Parabelflygning
För att få tillgång till parabelflygningsmiljön vid Novespace anläggning krävs att projektet blir vetenskapligt godkänt, något som sker i hård konkurrens. Vid anläggningen i Bordeaux genomförs flygningar två gånger om året på uppdrag av ESA, European Space Agency, och flera forskningsteam är då med. Vid flygningarna gör planet en brant stigning, därefter försätter man planet i fritt fall och då blir gravitationen nära noll för en kort stund. Under den tiden kan experimentet genomföras utan påverkan av gravitationen.

Rymdstyrelsen finansierar
Rymdstyrelsen, som finansierar projektet, är en central förvaltningsmyndighet under Utbildningsdepartementet med ansvar för statligt finansierad nationell och internationell rymdverksamhet i Sverige.

För mera information kontakta Jan van Stam, professor i fysikalisk kemi vid Karlstads universitet på tel 0708 196 561 eller jan.van.stam@kau.se.