Neste generasjons solceller
Internasjonalt satses det på solenergi. Norge ligger etter.
På HVLs laboratorium i Bergen finner vi en entusiastisk mann som dedikerer mye av sin tid til å forandre dette.
Navnet er Dhayalan Velauthapillai. Han er professor og fysiker ved Høgskolen på Vestlandet og ekspert på de aller minste partiklene.
Sammen med en gruppe stipendiater ser han på hvordan nanoteknologi kan forbedre dagens solceller, hydrogenproduksjon og energilagring, og tar inspirasjon fra naturens viktigste prosess.
Teknologien etterligner fotosyntesen: Sollyset som planter fanger opp kan konverteres til elektrisitet. Ved hjelp av nanoteknologi kan denne egenskapen utnyttes og omgjøres til nye materialer med forbedrede egenskaper.
– Vi imiterer den samme prosessen i laben; vi bruker pigmenter fra blader, blomster og frukter eller andre tilsvarende materialer med lysabsorberende egenskaper, forklarer Dhayalan.
Når lyset fanges opp, ledes energien inn i en krets ved hjelp av et såkalt halvledermateriale for å skape strøm.
Til forskjell fra de tradisjonelle silisiumbaserte solcellepanelene, eksperimenterer Dhayalan med halvledende materialer som har lave kostnader og mer fleksible bruksområder.
Titandioksid er et slikt materiale. Det er løselig og finnes i mange produkter, blant annet i maling. Hvilket betyr at energi kan skapes på helt nye flater i nær fremtid.
– Vi kan skape neste generasjons solceller! I stedet for de konvensjonelle solcellepanelene, vil du kunne male forskjellige lag med materialer direkte på husveggen din, demonstrerer Dhayalan.
Tynne filmer av perovskitt er et annet materiale Dhayalan bruker, som absorberer og leder energi. Det er også betydelig billigere å produsere enn konvensjonelle solceller.
– Produksjon av ren silisium kan koste mange milliarder og det trengs 1150 varmegrader og mange komponenter i prosessen. Perovskitt derimot, trenger kun 200 grader og kan produseres i en liten bedrift, forklarer Dhayalan.
Å gjøre det billigere å investere i ren energiproduksjon vil ha mange positive følger.
Sri Lanka, landet Dhayalan opprinnelig kommer fra, har lenge vært preget av uro og økonomisk krise grunnet energimangel. Dersom energi kan gjøres billigere og mer tilgjengelig, vil det bety mye for situasjonen i hjemlandet og andre utviklingsland som er velsignet med mye solenergi.
I lys av dette har han etablert samarbeid med Sri Lanka og flere andre internasjonale miljø for å styrke utviklingen av utdanning og forskning på feltet.
Også hjemme arbeider Dhayalan og kollegaer for dette. Den nye sivilingeniørutdanningen i bærekraftig energiteknologi var et viktig steg for HVL. Samtidig håper han at miljøet for nanoteknologi kan styrkes i årene som kommer.
– Hadde det ikke vært for våre internasjonale stipendiater, hadde det ikke vært mulig å forske på alt dette ved HVL, understreker Dhayalan.
En solcelleløsning som kan males direkte på husveggen eller bæres på en jakke, håper han å se på markedet om fem til ti år.
– Allerede innen to år vil vi se solceller med perovskitt på markedet, men først på dagens paneler som et tilleggslag for å skape mer energi på eksisterende løsninger, estimerer han.
I tillegg til utvikling av fremtidens solceller, forsker Dhayalan og stipendiatene på hvordan hydrogenproduksjon kan forbedres. En av metodene innebærer også bruk av solenergi.
– Sollyset blir i dette tilfellet fanget opp av et nanomateriale som kan produsere hydrogen og oksygen i kontakt med vann. Helt uten bruk av en elektrode.
Hydrogenforskningen inngår som en del av satsingen i Bergen, Hyvalue, hvor HVL er en av partnerne. Metoden fungerer foreløpig på lab-nivå med rent vann, men Dhayalan har også et annet mål.
– Saltvann! Da kan et skip produsere hydrogen og bruke hydrogen samtidig. Det kan man få til, sier Dhayalan entusiastisk.
Eksperimentene fungerer i dag på laboratoriene. Samtidig gjenstår det mer forskning og utvikling for å kunne stabilisere og oppskalere teknologien, og labene er begrenset til dette. Dhayalan er optimistisk, men klar i sin tale:
– Vi trenger økt satsing på utdanning og forskning, og økt samarbeid med industrien nasjonalt for å ta teknologien ut i livet, poengterer han.
Lær mer om denne forskningen
Avanserte nanomaterialer for ren energi og helseapplikasjoner (ANCEHA)
Tekst: Siri Helena Halvorsen. Foto: Ingvild Constance Festervoll Melien, Siri Helena Halvorsen og Shutterstock
