Solcellerna flyttar inomhus

Svenska och kinesiska forskare har tagit fram organiska solceller optimerade för att omvandla normalt inomhusljus till el. Det är låga effekter det handlar om, men nog för att driva de miljontals produkter som följer med sakernas internet.

Yuming Wang, doktorand, och Jonas Bergqvist, förste forskningsingenjör vid avdelningen Biomolekylär och organisk elektronik, två av forskarna bakom resultaten. Thor Balkhed

Med införandet av internet of things, sakernas internet, förväntas vi behöva miljontals uppkopplade produkter både ute i samhället och i våra hem, inte minst alla de sensorer som känner av och mäter fukt, partiklar, temperatur och mycket annat. Efterfrågan på små, billiga och förnybara energikällor ökar därför snabbt, bland annat för att komma undan ständiga och dyra batteribyten.

Det är här de organiska solcellerna kommer in. Förutom att de är flexibla och böjliga, billiga att tillverka och kan tillverkas i en tryckpress på stora ytor har de ytterligare en fördel: Det ljusabsorberande skiktet består av en blandning av olika material, donator- och acceptor-material, och möjligheterna är stora att ställa in, optimera, solcellerna för olika spektra - för ljus av olika våglängd.

Absorberar rumsljus

Foto Thor BalkhedEn grupp forskare i Beijing, Kina, under ledning av Jianhui Hou, och Linköping, Sverige, under ledning av Feng Gao, har nu tillsammans tagit fram en väl avvägd kombination av donator- och acceptor-material för det aktiva skiktet i en organisk solcell. Kombinationen absorberar precis de våglängder ljus som vi har i vardagsrum, bibliotek och snabbköp.

I en artikel i Nature Energy presenterar forskarna nu två varianter av en organisk solcell, den ena 1 cm2 stor och den andra 4 cm2. Den mindre solcellen utsattes för ett kontinuerligt ljus på 1000 lux och hela 26,1 procent av energin i ljuset omvandlades till el. Den levererade stadigt mer än 1 V i över 1000 timmar i ett normalt rumsljus som varierade mellan 200 och 1000 lux. Den lite större cellen hade några procentenheter lägre energieffektivitet, 23 procent.

– Vi är övertygade om att effektiviteten i de organiska solcellerna för inomhusbruk kommer att öka de närmaste åren, det finns stora möjligheter att ytterligare optimera materialet, understryker Jianhui Hou, professor vid Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences.

Stor plats för solceller i vardagen

Fang Gao foto Göran BillesonFeng Gao Foto Göran Billeson– Det här arbetet är ännu ett steg mot användningen av solceller i vår vardag för att driva alla de produkter som kopplas till Internet of things - Sakernas internet, säger Feng Gao. universitetslektor vid avdelningen Biomolekylär- och organisk elektronik, Linköpings universitet.

Resultatet är ytterligare ett steg i en rad av forskningsframgångar inom området organiska solceller. Sommaren 2018 publicerade exempelvis forskarna, tillsammans med forskare från ytterligare ett antal universitet, regler för hur effektiva organiska solceller ska byggas (se länk nedan). Artikeln samlade 25 forskare från sju universitet och publicerades i Nature Materials. Forskningen leddes då som nu av LiU forskaren Feng Gao. Det är regler som nu visat sig hålla hela vägen till effektiva solceller för inomhusbruk.

Avknoppad forskning

Forskargruppen i Biomolekylär och organisk elektronik vid Linköpings universitet, under ledning av Olle Inganäs, numera professor emeritus, har i många år varit världsledande inom området organiska solceller. Olle Inganäs och kollegan Jonas Bergqvist, medförfattare till artiklarna i Nature Materials och Nature Energy, är sedan några år tillbaka grundare och delägare av ett företag som fokuserar på att kommersialisera solceller för inomhusbruk.

Wide-gap non-fullerene acceptor enabling high-performance organic photovoltaic cells for indoor applications, Yong Cui, Yuming Wang, Jonas Bergqvist, Huifeng Yao, Ye Xu, Bowei Gao, Chenyi Yang, Shaoqing Zhang, Olle Inganäs, Feng Gao and Jianhui Hou, Nature Energy 2019. DOI 10.1038/s41560-019-0448-5

Läs mer här om varför det behövs både donator och acceptor-material - material som avger respektive fångar in elektroner - i en organisk solcell.


Kontakt
Visa/dölj innehåll

Relaterade nyheter
Visa/dölj innehåll

Forskning
Visa/dölj innehåll

Senaste nytt från LiU
Visa/dölj innehåll