Lovande teknikutveckling för billig energiproduktion

- Forskning och utveckling inom detta område har lett till en imponerande effektomvandling på nästan 20 procent, vilket är mycket bra, säger Ishita Jalan, nybliven doktor i fysikalisk kemi. För att öka effektiviteten ytterligare är det avgörande att förstå sambandet mellan det aktiva lagret och solcellens prestanda samt hur man kontrollerar det aktiva lagrets molekylstruktur.

Billiga och effektiva solceller

Tanken är att kunna bygga material som kan leda ström genom att blanda rätt molekyler i ett lösningsmedel, sprida ut lösningen till ett tunt lager och låta det torka. Så enkelt konstruerade är organiska solceller. Två olika molekyler behövs, sådana som ger elektroner och sådana som tar emot.

Fokus i avhandlingen är en molekylär förståelse av den tunna film av den polymerblandning som utgör den organiska solcellens aktiva yta. För att få en djupare förståelse av fasseparationen mellan polymererna i det aktiva skiktet, framställdes filmer under mikrogravitationsförhållanden, eftersom fasseparationen då bromsas.

Flygplan som stiger och faller

Dessa studier har solcellsforskare från Karlstads universitet utfört i tyngdlöshet vid parabelflygningar i Bordeaux, Frankrike. När man tar bort gravitationen går strukturbildningen långsammare och då kan man detaljstudera hur materialets struktur förändras. Vid parabelflygning görs en brant stigning med planet, 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.

- Under mikrogravitationsförhållanden har vi tittat på hur det aktiva lagret bildas. Att förstå och styra den processen gör det möjligt att på ett kontrollerbart sätt tillverka effektiva polymera solceller, säger Ishita Jalan. Ytterligare forskning behövs för att förstå de komplexa effekterna av gravitationsvariationer och för att eliminera osäkerheter angående torkningsprocessen av den våta filmen under mikrogravitationsfasen.

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

Stor potential för solenergi

Effektiva och miljövänliga solceller är en del av lösningen för en fossilfri energiförsörjning. Idag står solenergi för några enstaka procent av världens energibehov, men om vi kunde omvandla all solstrålning som når vår planet under en timmes tid till el, skulle den kunna täcka världens energibehov i ungefär ett år. För att kunna ersätta andra energikällor krävs solceller som är effektiva, miljövänliga och billiga att tillverka.

- Jag kommer från Kolkata i Indien men flyttade till Storbritannien där jag tog min kandidatexamen i kemi vid University of Manchester, säger Ishita Jalan. Därefter fortsatte jag med masterstudier vid University of Rochester i USA. Där träffade jag professor Jan van Stam, professor i fysikalisk kemi, på en konferens och jag beslöt att söka en doktorandtjänst vid Karlstads universitet, eftersom forskningen som görs här är högaktuell och något som jag vill vara en del av.

Här finner du avhandlingen Solution Chemistry and Morphological Properties for Organic Solar Cells

För mer information kontakta Ishita Jalan, 0733016744 eller ishita.jalan@kau.se