I løpet av de siste årene har verden vært vitne til en oppsiktsvekkende overgang til fornybare energikilder, og solenergi har vokst seg frem som en av frontløperne i den rene energirevolusjonen.
Solcellepaneler, som utnytter energien fra sola, har utviklet seg betydelig og den årlige tilveksten av solcellekapasitet øker hvert år, og forventes å overgå naturgass innen 2026 og kull innen 2027. Men vil solcellepanelene bli bedre til å fange opp sollyset? Silisiumsbaserte solcellepaneler omdanner mellom 15 % og 20 % av solenergien til strøm.
Denne artikkelen ser nærmere på solcelleteknologi og de spennende teknologiene som vil gjøre panelene enda mer effektive i fremtiden.
Solenergi og annen fornybar energi
Solenergi er den mest utbredte og tilgjengelige kilden til fornybar energi. Ifølge data fra Det internasjonale energibyrået (IEA) ble det produsert nesten 1 300 TWh solenergi i 2022, en rekordøkning på 270 TWh (opp 26 %). I 2022 forbipasserte solenergien også vindkraft for første gang, og hadde den høyeste absolutte produksjonsveksten av alle fornybare teknologier. Dette er i tråd med det IEAs mål om null utslipp innen 2050 forventer for årene 2023 til 2030.
Hvor effektive er solcellepaneler i dag?
Solcellepaneler har gjort betydelige fremskritt når det gjelder effektivitet de siste tiårene. Tradisjonelle silisiumbaserte paneler er i dag kommersielt levedyktige, og det finnes allerede mange installasjoner på hustak og i landskapet rundt om i verden. Effektiviteten til disse panelene, målt etter deres evne til å konvertere sollys til elektrisitet, varierer vanligvis fra 15% til 20%.
Selv om disse tallene er imponerende, kan disse fortsatt forbedres og solcellepaneler kan bli enda mer effektive, rimelig og miljøvennlig.
Banebrytende teknologi
Nye design gjør det mulig å øke effektiviteten og høste mer energi. Mens solceller laget av silisium bare omdanner et smalt frekvensbånd av sollyset, gjør bruken av nyere materialer det mulig å absorbere lyset enda bedre.
Perovskitt
Perovskitt, en krystall av titan og kalsium, absorberer lyset som ligger nærmere det infrarøde spekteret. Disse lette og fleksible cellene kan produseres ved hjelp av rimelige prosesser, noe som gjør dem til et attraktivt alternativ for fremtidige solcellepaneler.
Det jobbes kontinuerlig med å forbedre perskovitt for å øke stabiliteten og ytelsen, noe som potensielt kan føre til høyere virkningsgrader enn dagens standarder. Beviset på dette finnes i Sveits, der forskere ved Swiss Federal Institute of Technology (EPFL) og Swiss Centre for Electronics and Microtechnology (CSEM) for første gang har klart å overskride effektivitetsgrensen på 30% for tandemsolceller med perovskitt på silisium.
Disse resultatene vil nå kreve ytterligere forskning og utvikling for å kunne skaleres opp til større overflater og for å sikre at disse nye cellene kan opprettholde en stabil strømeffekt på hustakene våre og andre steder over en standard levetid,
– Quentin Jeangros ved CSEM
Les mer om perovskitt-solceller i vår artikkel om de 5 mest innovative solcelleteknologiene.
Tandemsolceller
Disse cellene består av to eller flere lag med ulike halvledermaterialer for å fange opp et bredere spekter av sollys. Det kan omfatte en blanding av dagens tilgjengelige solceller laget av perovskitter, Si, GaAs, CIGS osv.
I Tyskland presenterte for eksempel et team fra Helmholtz Centre Berlin (HZB) og Institute for Solar Research in Hamelin (ISFH) PERC-solceller (Passivated Emitter and Rear Contact), som regnes som de mest effektive på markedet, med en maksimal virkningsgrad på 23 %. Tyske forskere er imidlertid sikre på at de nye tandem PERC/POLO-cellene kan oppnå 29,5 %.
Forskere i Saudi-Arabia har også utviklet en ny type solcelle som slår rekorden for høyeste virkningsgrad med hele 33,7 %. Det er en tandemsolcelle basert på en kombinasjon av silisium og perovskitt. Mens silisiumlaget absorberer og omdanner hovedsakelig infrarødt lys til elektrisitet, absorberer perovskittlaget synlig lys, noe som gjør det mer effektivt enn konvensjonelle celler.
“Vi håper at vår nye prestasjon vil bidra til å akselerere det grønne skiftet.“
– Erkan Aydin, forsker ved King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)
Tosidige solcellepaneler
Tosidige solcellepaneler er solceller som kan generere elektrisitet når de bestråles på begge overflater. Disse panelene kan fange sollys fra begge sider og effektivt utnytte sollys som reflekteres fra overflater som hustak eller bakken (merk: de fungerer best når de installeres på bakkenivå). Noen tosidige paneler kan øke energiproduksjonen med opptil 30 %. Den nøyaktige mengden avhenger av omgivelsene.
Solceller med kvantepunkter
Forskere jobber med å utnytte halvleder-nanostrukturer til solenergi og skape solcellepaneler med intrikate nanostrukturer og kvantepunkter. Dette er en solcelle som bruker kvantepunkter til å absorbere det fotovoltaiske materialet.
Ifølge National Renewable Energy Laboratory har også denne type solceller potensialet til å å gjøre panelene enda mer effektive (kanskje til og med til det dobbelte i enkelte enheter). Disse strukturene kan manipulere lys på nanonivå, noe som gir bedre absorpsjon og mer effektiv energiomsetning.
Konklusjon
Med ny avansert teknologi og ulike typer solceller vil solenergi og solcellepaneler bli stadig mer populære. Utviklingen av nye solcellepaneler kan ikke bare forbedre effektiviteten i fangsten av sollys, men også omforme energisektoren. Som vi fortsetter overgangen til rene energikilder, vil solcelelpaneler være en grunnleggende del.
