Solcellsforskning med ny inriktning

Shivam Singh och Paulo Marchezi

Perovskit är materialet som har fått stor uppmärksamhet inom solcellsforskning över hela världen det senaste decenniet. Perovskitsolceller kombinerar fördelarna med hög prestanda hos traditionella kiselsolceller och låg tillverkningskostnad hos polymerbaserade solceller. Låter som en absolut vinnare, men det finns fortfarande mycket att beforska innan konkurrenskraftig tillverkning av perovskitsolceller blir möjlig.

- Perovskit visar sig ha stor utvecklingspotential som ett solcellsmaterial, säger Ellen Moons, professor i fysik och forskningsledare. Vi har nyligen rekryterat två postdoktorer, vilka båda har disputerat inom det här området och vår solcellsforskning kompletteras nu med en ny inriktning.

Trots hög effektivitet och låg kostnad hindras kommersialiseringen av perovskitsolceller av problem med stabilitet, skalbarhet och toxicitet. Stabiliteten under fukt och ljus är avgörande och är därför ett hett forskningsämne. För att skyddas mot fukt och förhindra nedbrytningen förseglas perovskitsolcellerna och kapslas in. Dessutom behöver den inre stabiliteten hos perovskitmaterialet förbättras.

Två nya postdoktorer - hur hamnade ni i Karlstad?

- När jag hade disputerat vid Mumbai University började jag se mig om var jag kunde söka postdoktortjänst, säger Shivam Singh, postdoktor i fysik. Jag hittade en annons om tjänsten som postdoktor vid Karlstads universitet på Europeiska kommissionens hemsida. Projekten är mycket relevanta för mitt forskningsintresse. Jag sökte och fick ett erbjudande från Karlstads universitet. Pandemin gjorde processen lite lång, men en dag fick jag ett positivt besked från Sverige, att jag hade fått uppehållstillstånd. Forskningsarbetet vid Karlstads universitet skiljer sig väsentligt vad gäller materialkaraktäriseringar från det jag sysslat med under mina doktorandstudier. Därför är en postdoktorandtjänst vid Karlstads universitet en fantastisk möjlighet för mig att skaffa mig nya experimentella färdigheter och erfarenheter som kommer att gynna mig på lång sikt. Jag har nu varit här i Karlstad ett par månader och är mycket nöjd med mitt val.

- Det var en ren tillfällighet som fick mig att upptäcka Karlstads universitet, säger Paulo Marchezi, postdoktor i fysik. Jag arbetade på University of Campinas i Brasilien då jag såg en tweet som Ellen Moons publicerat om den annonserade postdoktjänsten och jag tyckte att jag hade den önskade expertisen för anställningen. Jag kollade närmare på projektet och tyckte att det var ett ambitiöst projekt som jag gärna skulle vilja vara en del av. Utöver detta fångade den forskning som utvecklats av gruppen i Karlstad min uppmärksamhet. Mycket glad blev jag när jag fick erbjudande om en postdoktorstjänst och så här långt känns Karlstads universitet helt rätt för mig. 

- Vi tittar bland annat på hur man kan utnyttja hela potentialen för perovskit, säger Shivam Singh. Ämnet har förmågan att ta upp energi från ett bredare område av solens spektrum. Andra material omvandlar bara ett visst segment av solljusets spektra till energi. Vi tittar nu på hur man kan bygga tandemsolceller, det vill säga två solceller sammansatta i lager för att därmed få högre effekt.

Perovskit - hett inom solcellsforskning

På senare år har materialet slagit igenom inom solcellsforskningen tack vare att det är enkelt och billigt att tillverka samtidigt som det har god förmåga att omvandla solenergi till elektricitet. Särskilt intressant är materialets förmåga att utnyttja ett bredare område av solljusets spektrum genom tandemsolceller, vilka redan i viss mån har satts i produktion. Perovskiter är en klass av material som har samma kristallstruktur som mineralet kalciumtitanoxid (CaTiO3). Det upptäcktes första gången i Uralbergen i Ryssland av Gustav Rose 1839 och är uppkallad efter den ryske mineralogen Lev Perovski (1792–1856).

Forskningen sker dels inom Lasergraph som är ett Vinnovafinansierat europeisk samarbetsprojekt, knuten till Graphene Flagship, vilket koordinerar cirka 170 akademiska och industriella forskargrupper i 22 länder. Den andra delen sker inom PERDRY, som är ett transnationellt samarbetsprojekt inom programmet SOLAR-ERA.NET, varav den svenska delen, där även Glava Energy Center och företaget Sticky Solar Power ingår, är finansierad av Energimyndigheten.

För mera information kontakta Ellen Moons, professor i fysik, tel 070 866 02 09 eller ellen.moons@kau.se