Redan i augusti 2014 skapade forskare vid Michigan State University en helt genomskinlig solkoncentrator, som skulle kunna förvandla vilket fönster eller vilken glasskiva som helst (som skärmen på din smartphone) till en solcell. Till skillnad från andra ”genomskinliga” solceller som vi har rapporterat om tidigare är den här verkligen genomskinlig, vilket du kan se på bilderna i den här artikeln. Enligt Richard Lunt, som ledde forskningen vid den tidpunkten, var teamet övertygat om att de genomskinliga solpanelerna kan användas på ett effektivt sätt i många olika miljöer, från ”höga byggnader med många fönster eller alla typer av mobila enheter som kräver hög estetisk kvalitet, som en telefon eller en e-läsare.”
Nu kommer Ubiquitous Energy, ett startupföretag från MIT som vi rapporterade om för första gången 2013, närmare en marknadsintroduktion av sina genomskinliga solpaneler. Lunt var med och grundade företaget och är fortfarande biträdande professor i kemiteknik och materialvetenskap vid Michigan State University. Vad de i huvudsak gör är att de i stället för att krympa komponenterna ändrar cellens sätt att absorbera ljus. Cellen skördar selektivt den del av solspektrumet som vi inte kan se med ögat, samtidigt som den låter vanligt synligt ljus passera.
Vetenskapligt sett är en genomskinlig solpanel något av en oxymoron. Solceller, särskilt solceller, producerar energi genom att absorbera fotoner (solljus) och omvandla dem till elektroner (elektricitet). Om ett material är genomskinligt innebär det dock per definition att allt ljus passerar genom mediet för att träffa baksidan av ögat. Detta är anledningen till att tidigare genomskinliga solceller faktiskt bara har varit delvis genomskinliga – och för att göra det hela ännu värre brukar de också kasta en färgglad skugga.
Den organiska saltet absorberar UV- och infrarödt ljus och avger infrarött ljus – processer som sker utanför det synliga spektrumet, vilket gör att det verkar transparent.
För att komma runt denna begränsning använder Michigan State-forskarna en något annorlunda teknik för att samla in solljus. Istället för att försöka skapa en genomskinlig solcell (vilket är näst intill omöjligt) använder de en transparent luminescerande solkoncentrator (TLSC). TLSC består av organiska salter som absorberar specifika icke synliga våglängder av ultraviolett och infrarött ljus, som de sedan luminescerar (lyser) som en annan våglängd av infrarött ljus (som också är icke synligt). Detta infraröda ljus leds till kanten av plasten, där tunna remsor av konventionella solceller omvandlar det till elektricitet.
Om man tittar noga kan man se ett par svarta remsor längs plastblockets kanter. I övrigt är dock det aktiva organiska materialet – och därmed huvuddelen av solpanelen – mycket genomskinligt. (Läs: Solar singlet fission böjer fysikens lagar för att öka solenergins effektivitet med 30 %.)
Prototypen TLSC har för närvarande en effektivitet på cirka 1 %, men de tror att 10& bör vara möjligt när produktionen väl inleds. Icke-transparenta luminescerande koncentratorer (som badar rummet i färgglatt ljus) har en maximal verkningsgrad på cirka 7 %. I sig är detta inte några enorma siffror, men i större skala – varje fönster i ett hus eller kontorshus – blir siffrorna snabbt höga. Och även om vi förmodligen inte talar om en teknik som kan hålla din smartphone eller surfplatta igång i all oändlighet, kan du genom att ersätta enhetens skärm med en TLSC få några fler minuter eller timmars användning på en enda batteriladdning.
”Det öppnar upp många områden för att använda solenergi på ett icke-inträngande sätt”, säger Lunt i en intervju med Michigan State’s Today-blogg. ”Den kan användas på höga byggnader med många fönster eller på alla typer av mobila enheter som kräver hög estetisk kvalitet, t.ex. en telefon eller en e-reader. I slutändan vill vi göra ytor för solfångst som man inte ens vet att de finns där.”
Forskarna – och Ubiquitous Energy – är övertygade om att tekniken kan skalas hela vägen från stora industriella och kommersiella tillämpningar, ner till konsumentapparater, samtidigt som den förblir prisvärd. Hittills har ett av de största hindren för storskalig användning av solenergi varit solpanelernas påträngande och fula karaktär – om vi kan producera stora mängder solenergi från glas- och plastskivor som ser ut som vanliga glas- och plastskivor skulle det naturligtvis vara otroligt.
För mer information, läs Hur fungerar solceller?
Sebastian Anthony skrev originalversionen av den här artikeln. Den har sedan dess uppdaterats med ny information.