Vid Karlstads universitet forskas om polymera solceller och hur de kan göras mer stabila och effektiva. Nyligen presenterades en avhandling som handlar om hur solcellernas material och funktion påverkas av kontakt med luft och ljus.
- Numera är nästan alla överens om att klimatförändringen är verklig, säger Vanja Blazinic, doktor i fysik. Vi behöver fasa ut fossila bränslen och gå över till förnybara energikällor som sol, vind och vatten. Jag har genomfört studier med fokus på hållbara och effektiva polymera solceller.
Målet är effektiva och hållbara organiska solceller
Solcellsforskningen vid Karlstads universitet fokuserar på solceller baserade på halvledande polymerer, en speciell grupp av polymerer som kan absorbera ljus och leda ström. Polymerbaserade solceller är flexibla, lätta och kan tillverkas genom vanliga tryckmetoder. De senaste åren har även rekordverkningsgraden för polymersolceller i världen ökat markant och teknologin närmar sig kommersialiseringsstadiet. Den sista utmaningen är solcellernas hållbarhet, eller livslängd som det kallas för, det vill säja hur länge de kan fortsätta att fungera och omvandla solljus till elektricitet, innan materialen degraderar. Forskningen har som övergripande mål att förbättra polymersolcellens stabilitet samt att öka verkningsgraden genom en ökad förståelse av molekylära processer. Forskningsprojektet har finansierats av Energimyndigheten och Vetenskapsrådet.
- De flesta material som utsätts för starkt solljus bleks och åldras, säger Vanja Blazinic. De polymera solcellerna består av olika lager, ett fotoaktivt lager som omvandlar solljus till elektricitet mellan två lager som transporterar laddningarna. I min studie har jag utsatt lagren för olika påverkan för att kunna se var degraderingen sker. Till detta har bland annat ett nytt forskningsinstrument använts, som kan avbilda det fotoaktiva lagrets kemiska sammansättning med mycket hög upplösning på nanometerskala. Instrumentet, som är en kombination av atomkraftmikroskopi och infrarödspektroskopi, har forskargruppen köpt in med medel från Knut och Alice Wallenbergsstiftelse. Syftet är att kunna framställa mer hållbara och effektiva polymera solceller utan höga kostnader.
Molekylär elektronik ger flexibla solceller
Solceller gjorda av polymerer, långa kedjor av kolatomer, är billigare att tillverka än dagens kiselbaserade. Polymera solceller har en rad goda egenskaper. De kan göras väldigt tunna och de består av mjuka material, så de kan böjas utan att gå sönder. Detta ger möjligheten att använda polymera solceller i tillämpningar där traditionella solceller inte kan användas. Bara fantasin sätter gränser för i vilka sammanhang de kan användas, till exempel till att ladda mobilen när man inte har elnät eller att ge strömförsörjning till hjälpinsatser vid naturkatastrofer.
- Redan som barn var jag mycket intresserad av vetenskap och science fiction, sedan har det ena följt på det andra, säger Vanja Blazinic. Jag gjorde mina masterstudier vid universitetet i Zagreb och min handledare var aktiv i ett forskarnätverk där även professor Ellen Moons på Karlstads universitet ingick. Genom den kontakten blev det så att jag sökte en doktorandtjänst här i Karlstad. Jag har trivts mycket bra här i Karlstad, det är en lagom stor stad, så jag kanske stannar här och börjar undervisa igen, något som jag gjort tidigare och trivdes väldigt bra med.
Här kan du läsa mer och ladda ner avhandlingen Probing the effects of photodegradation of acceptor materials in polymer solar cells: bulk, surface, and molecular level
