Solens strålar – en enorm resurs

Vintersolståndet, som inträffar nu i dagarna, har firats på olika sätt genom tiderna. För oss som lever idag är solen alltmer betydelsefull för elproduktion. Ungefär en till två timmars solljus som träffar jorden motsvarar hela mänsklighetens energianvändning under ett år. En resurs med enorm kapacitet. På Karlstads universitet forskas om effektivare organiska solceller, som har en rad fördelar till exempel flexibilitet och låg tillverkningskostnad.  

– Det är en ovärderlig möjlighet för vår forskargrupp vid Karlstads universitet att delta i WISE-programmet och ansluta sig till det dynamiska materialforskarsamhället i Sverige för att göra framväxande teknologier mer hållbara, säger Ellen Moons, professor i fysik som leder forskargruppen. Vi hoppas kunna fortsätta denna resa i många år framöver. 

– Jag har genom WISE fått möjlighet att komma till Karlstads universitet som postdoc, säger Saurabh Pareek. I grunden är jag materialforskare med fokus på att göra nästa generations solceller effektivare, mer hållbara och mer miljövänliga. Min resa började i Indien, där jag disputerade vid Indian Institute of Technology Delhi, med en studie kring nya nanomaterial för solenergi. Med tiden blev jag fascinerad av hur små förändringar på molekylär nivå dramatiskt kan förbättra hur vi fångar solljus. Jag trivs med att arbeta i skärningspunkten mellan materialvetenskap, förnybar energi och samhällsnytta. 

En energikälla som är billig och tillgänglig för fler 

Forskargruppen fokuserar på att förbättra organiska solceller, en solcellsteknik som bygger på kolbaserade material istället för kisel. Dessa solceller är lätta, flexibla och kan tryckas på till exempel plast eller papper. Det öppnar för många nya tillämpningar; solcellsdrivna tält, bärbar elektronik eller beläggningar som kan utvinna energi från vilken yta som helst. 

För att göra tekniken praktisk måste två utmaningar lösas; solcellens hållbarhet och hållbara tillverkningsmetoder. Istället för att använda skadliga kemikalier, som vanligtvis förekommer vid tillverkning av solceller, utvecklas nu metoder för att framställa högpresterande organiska solceller med miljövänliga lösningsmedel, såsom alkohol eller vatten. I detta sammanhang samarbetar gruppen med professor Ergang Wang vid Chalmers. Ambitionen är att genom förståelse för hur materialen samverkar på nanonivå, kunna producera solcellsteknik som är billigare, säkrare och enklare att tillverka, vilket leder till att förnybar energi kan nå fler människor och fler platser. 

– Vi utvecklar nya sätt att skapa de aktiva lagren i solcellen, säger Saurabh Pareek. Detta gör det möjligt att kontrollera nanostrukturen, särskilt donator- och acceptorlager, så att enheten kan absorbera ljus mer effektivt och materialet bryts ner långsammare. Samtidigt eliminerar vi giftiga lösningsmedel från processen, vilket gör hela tillverkningskedjan säkrare för människor och miljön. Kärnan i vår forskning är att förstå hur molekylstruktur, bearbetningsmetoder och solcellsprestanda hänger ihop – och använda den kunskapen för att bygga bättre solceller.   

WISE, Wallenberg Initiative Materials Science for Sustainability 

WISE är Sveriges största satsning på materialvetenskap med tydligt fokus på hållbarhet. Initiativet syftar till att utveckla nästa generation av material som inte bara är högpresterande utan också snälla mot jordens resurser och miljömässigt hållbara under hela sin livscykel. WISE samlar forskare över hela Sverige för att arbeta med stora globala utmaningar: ren energi, cirkulära material, minskad förorening och effektiv resursanvändning. Visionen är att se bortom omedelbar prestanda och istället beakta hur material produceras, används och vad som händer när de når slutet av sin livscykel. Programmet stödjer samarbete mellan universitet, industri och internationella partners, vilket hjälper till att säkerställa att vetenskapliga upptäckter så småningom kan bli verkliga lösningar.  

– För forskare som mig erbjuder WISE miljön, expertisen och infrastrukturen som behövs för att utforska nya idéer som kan ge mätbara effekter på hållbarhet, säger Saurabh Pareek. Det har också gett mig möjlighet att utföra experiment både vid synkotronanläggningarna MAX IV i Lund samt Solaris i Polen. Jag har deltagit i flera WISE-initiativ, inklusive nätverksdag, studiebesök och synkrotronskola. 

– Att vara en del av detta initiativ innebär att bidra till en framtid där avancerade material och grön teknik går hand i hand. Framöver ser jag fram emot att utforska nya möjligheter att bidra till hållbar energiteknik. Min långsiktiga ambition är att etablera mig som en oberoende forskare inom organisk elektronik, ett område med enorm potential att skapa flexibla, prisvärda och miljövänliga lösningar för vardagsbruk. Oavsett om det är genom akademiska samarbeten eller innovationer som kan gynna samhället i stort, hoppas jag kunna bidra till att överbrygga klyftan mellan avancerad forskning och verklig samhällsnytta.