Solceller kan bli enda mer utbredt hvis forskerne løser fire overordnede problemer. (Illustrasjonsfoto: Mny-Jhee / Shutterstock / NTB scanpix)
Dette er solcelleteknologiens fire hovedproblemer
Solceller er lovende som alternativ energi, men det er fortsatt en rekke viktige problemer som må løses før det kan slå igjennom for alvor, forteller forskere.
Solcellegjennombrudd
Det har vært en rekke gjennombrudd i solcelleforskning. For eksempel:
I 2011 beskrev amerikanske forskere en metode for å printe solceller på papir, slik at man kunne male dem fast på tapetet.
I 2015 fant danske og svenske forskere en metode for å erstatte en rekke dyre stoffer i solcellene med jern. Dermed ville prisen for solceller kunne reduseres, konkluderte de.
Solceller kan høste sollys og konvertere det til strøm. Og teknologien blir stadig bedre.
Et av de siste eksemplene er en studie hvor en rekke amerikanske og kinesiske forskere har klart å produsere en lovende type solceller på en mer miljøvennlig måte.
Solcellene bygger på det sammensatte mineralet perovskitt, og de er effektive, men temmelig miljøskadelige. I hvert fall har de vært det.
Ifølge forskerne kan den nye teknikken bety et stort skritt fremover for solcelleteknologien. Studien er publisert i tidsskriftet Journal of American Chemical Society.
Likevel er det, ifølge seniorforsker Suren Gevorgyan ved Danmarks Tekniske Universitet, en rekke utfordringer på solcellefronten.
Fire problemer
Først og fremst er de eldre solcellene på markedet for dyre, ifølge Gevorgyan.
Meningen er at de nye solcellene skal erstatte eldre typer, generasjon 1 og 2. De nye løsningene omtales som generasjon 3, basert på organiske solceller og perovskitt, ikke silisium.
Den nye generasjonen er likevel ikke helt klar, forklarer Gevorgyan.
Han lister opp følgende problemer:
- Levetid for solcellene
- Effektivitet i energiomsetning
- Økonomi
- Produksjonens miljøpåvirkning
Hovedproblem 1: levetid
Levetiden er faktisk det største problemet, påpeker Gevorgyan.
– Det er vanskelig å få cellene til å holde lenge nok. Perovskittpaneler varer bare et år. Det holder ikke for å produsere strøm i stor skala, sier han.
De forholdene som en solcelle må fungere under, som fuktighet og lysintensitet, ødelegger materialene, sier forskeren.
– Det er nødvendig å få levetiden opp i minst ti år, sier Gevorgyan. Han mener at det vil ta minst tre til fire år før forskerne kommer i nærheten av dette.
Hovedproblem 2: effektivitet i energiomsetning
Solceller kan bare utnytte en viss del av lyset fra solen.
– Det er noen helt grunnleggende begrensninger på solpaneler, særlig de organiske. De fanger bare opp et spesifikt spektrum av solens lys, alt etter hvilket materiale vi bruker, sier Gevorgyan.
De ulike solcelletypene har derfor varierende energieffektivitet:
Inorganisk baserte multi-junction-paneler er de aller beste, men de brukes bare i verdensrommet. De kan høste omkring 46 prosent av energien i sollyset. Men de er så dyre at de bare egner seg til romforskning.
Perovskitt-baserte solceller har nådd omkring 22 prosent. Men de har en levetid på under et år.
Silisium-baserte solceller, som de mest utbredde, kan utnytte opptil 20 prosent. Har en lang levetid på over 20 år, men er dyre.
Organiske solceller ligger på omkring 10 prosent. Derimot er de miljøvennlige og billige.
Ifølge Gevorgyan er det ikke sannsynlig å komme noe særlig over 20 prosent, siden det vil gi for høye produksjonskostnader.
Hovedproblem 3: økonomi
Og det leder til neste problem, som nettopp er økonomien bak alt sammen. Det er det mest grunnleggende, mener Suren Gevorgyan.
– Alt sammen koker ned til én ting – om det lønner seg. Selv om perovskittcellene blir mer miljøvennlige, er de dyrere enn silisiumcellene fordi de har så kort levetid. Hvis de skal slå igjennom, må de bli billigere å produsere og holde lenger, forteller han.
Det avgjørende er energi fra solceller blir billigere enn energi fra kull og olje.
– Det er målet for alle solcelleforskere, sier han.
Hovedproblem 4: miljøpåvirkning
Den nye forskningen på perovskittceller er et forsøk på å gjøre produksjonen mer miljøvennlig.
Slike solceller produseres typisk med store mengder bly, som er skadelig både for mennesker, dyr og miljø, forklarer Suren Gevorgyan. Forskerne har klart å redusere denne mengden.
Men det er ikke noen fullgod løsning, forteller Gevorgyan.
– Det krever store mengder energi å produsere solcellene, og skadelige stoffer kan ramme både miljø og de ansatt ved fabrikkene, påpeker han.
Det gjør også produksjonen dyrere på grunn av ulike sikkerhetstiltak.
– Bare et spørsmål om forskning
Suren Gevorgyan er likevel optimist. Han mener at solcellene vil få sitt gjennombrudd om ikke lenge.
– Det er jo, som så mye annet, et spørsmål om forskning. Vi oppdager hele tiden nye ting og forstår mer om de ulike komponentenes begrensninger og muligheter. Det handler bare om å fortsette, sier han.
© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.
