Strax utanför Oxford finns ett forskningscenter som vid en första anblick ser ut som vilken industriell byggnad som helst. Men för den som är intresserad av grön energi är Oxford PV:s laboratorium en spännande plats.
Här inleder forskare dagen med att få mängder av solceller som de sedan testar och analyserar: de justerar cellernas sammansättning, utsätter dem för olika klimatförhållanden och granskar dem i mikroskop för att identifiera de bästa cellerna. Den avgörande komponenten? Perovskit – en kristallstruktur som, när den appliceras på traditionella kiselceller, höjer solpanelernas effektivitet.
Oxford PV, som har sitt ursprung i ett forskningsprojekt vid Oxfords universitet och driver en fabrik nära Berlin, är världsledande inom tillverkning av solceller med perovskit på kisel.
Perovskit på kisel: Nästa stora solenergi-genombrott?
Sol- och vindkraft är idag ett av de mest kostnadseffektiva sätten att öka elproduktionen i nästan alla länder och har blivit avgörande för både klimatet och energisäkerheten.
Men traditionella kiselsolceller når sin maximala verkningsgrad på omkring 26 %.
– Vi ser den sista vågen av solceller dö ut, vare sig det är i Europa på grund av kinesisk konkurrens eller i USA på grund av att vissa nya tunnfilmstekniker misslyckats, säger Oxford PV:s vd David Ward.
Under det senaste decenniet har ingen teknologi på allvar utmanat kiselsolcellernas dominans, vilket ofta är den tid det tar för nya tekniska innovationer att slå igenom. Oxford PV, grundat 2010, ser nu hur marknaden börjar vakna för potentialen i perovskit på kisel. Företaget satte ett världsrekord för verkningsgrad med 29,5 % för en solcell år 2020, och nu ser Ward en snabb utveckling bland företag som försöker komma ikapp.
Vad är perovskit och hur fungerar det?
- Perovskit är en organisk mineralstruktur, upptäckt i Ryssland på 1800-talet och uppkallad efter mineralogen Lev Perovski. Strukturen är en kristall som kan innehålla olika atomer, och materialet är väl lämpat för att fånga upp solljus, förklarar Ed Crossland, Oxford PV:s vice teknikchef.
I en vanlig solpanel skärs kisel i tunna skivor som sprids över en stor yta och får metallkontakter som aktiverar kiselmaterialet. Ungefär 60 celler sätts samman för att bilda en panel. I en tandemcell placeras perovskit som ett ännu tunnare lager ovanpå kiselskivan – cirka 1 mikrometer jämfört med kiselskivans 150 mikrometer. Det osynliga perovskitlagret fångar upp en bredare energispektrum från solen än vad kisel kan göra.
Genom att producera mer energi per panel är perovskit på kisel nästa stora teknologiska steg, förklarar Crossland. Där kisel har en teoretisk verkningsgrad på 29 %, kan tandemceller nå upp till 43 %.
Ett ekonomiskt hållbart val
Den extra kostnaden för perovskitlagret uppvägs mer än väl av den ökade energiproduktionen, vilket enligt Ward gör tekniken till ett självklart val för kommersiella samarbetspartners.
Källa: Oxford PV