Att göra de bästa solcellerna är en ständig kamp för solcellsforskare.
– Det är lite grann av en sport förstås. Vårt rekord som vi har nu i det här labbet är 21 procents verkningsgrad och det regerande världsrekordet för vår teknik är 22,6 procent. Så vårt närliggande mål är att få över 23 procent förstås, säger Marika Edoff, solcellsforskare och professor vid Uppsala universitet.
Det skulle innebära att 23 procent av den tillförda energin från solen omvandlas till elektricitet.
Marika Edoff och hennes kollegor forskar på tunnfilmssolceller. De består av flera tunna lager – så kallade ”filmer”.
– Den sammanlagda tjockleken på de här filmerna är någonstans mellan 2 och 3 mikrometer, så de är väldigt tunna. Man kan jämföra med ett hårstrå som är 100 mikrometer tjockt, säger Marika Edoff.
Tunnfilmsolceller fungerar på samma sätt som andra typer av solceller, men de ser annorlunda ut och har fördelen att de består av en mindre mängd material.
– Så om man gör det här i stor skala blir det en billigare metod än den traditionella kiselmetoden som är den som dominerar marknaden idag, säger Marika Edoff.
Många experiment för att slå rekordet
En blandning av de fyra grundämnena indium, gallium, koppar och selen hettas upp och förångas, så att de tillsammans bilder ett tunt lager på solcellen. Ett sådant lager som är en och en halv mikrometer är allt som behövs för att absorbera det tillgängliga ljuset.
Det är just kombinationen av dessa fyra grundämnen som gör att solens ljus absorberas så bra, och genom att variera denna kombination kan forskarna få fram bättre solceller.
– Mycket av våra experiment går ut på att variera hur man tillsätter de här, i vilken ordning man tillsätter dem och proportionerna mellan de olika metallerna. Ibland använder vi små tillsatser av till exempel salter, säger Marika Edoff.
En annan metod Uppsalaforskarna laborerar med är att sätta olika typer av solceller ovanpå varandra. De absorberar olika sorters ljus och den övre solcellen släpper igenom den typ av ljus den inte använder till nästa solcell – så kallade tandemsolceller.
– Den teoretiska verkningsgraden är över 40 procent mot strax över 30 procent om man bara har en solcell, så det finns en väldigt hög potential om man lyckas göra det, säger Marika Edoff.
Trubbel i paradiset
Det är inte bara guld och gröna skogar när tekniken för förnybar energi blir bättre.
– Det handlar om så mycket mer. Politiska och sociala aspekter av tekniken är ännu viktigare för att få igenom teknologin, säger Björn-Ola Linnér, Professor vid Centrum för klimatpolitisk forskning på Linköpings universitet.
De metaller som används vid tillverkning av både vindkraft och solenergi riskerar att bli bristvaror om produktionen ökar i den takt som skulle behövas för att nå klimatmålen. Gallium är ett exempel och kan nå taket runt år 2050. Ett annat är tellurium som kan bli en bristvara år 2040.
Andra metaller skulle då kunna forskas på och användas, men det kan då även finnas sociala problem – såsom barnarbete – och politiska problem.
– Resurser finns i kina, men vad händer då? Vi kan bli beroende av kina som vi varit av oljeländerna, säger Björn-Ola Linnér.
Björn-Ola Linnér är noga med att påpeka att förnyelsebar energi måste utvecklas och användas för att nå klimatmålen, men menar att det är lätt att förbise problem det kan orsaka – problem som måste tas itu med.
Mer framtidsenergi i programmet Vetenskapsstudion på SVT Play.
