13 maj 2025
Solceller i fönstret kan göra byggnader till kraftverk
Solenergi är en av våra mest lovande förnybara energikällor. Men dagens vanliga solceller är dyra att tillverka och svåra att använda på ytor som fönster och fasader. Nu visar forskning vid Luleå tekniska universitet hur en ny typ av tunnfilmssolceller kan tillverkas till en lägre kostnad och samtidigt bidra till att byggnader producerar sin egen el utan att stänga ute dagsljuset.
Traditionella solceller av kisel dominerar marknaden, men deras tillverkningsprocess kräver stora resurser. Nu riktas forskarnas blickar mot tunna, halvgenomskinliga solceller som skulle kunna integreras i byggnader där de både släpper igenom ljus och producerar el.
– Solceller behöver inte bara sitta på taket. Om vi kan bygga in dem i glaspartier eller fasader öppnar det upp för helt nya tillämpningar, säger Pankaj Kumar, doktorand i experimentell fysik vid Luleå tekniska universitet och fortsätter.
– Byggnader är inte bara stora energianvändare, de har också enorma ytor som vi hittills inte utnyttjat för energiproduktion. Med den här tekniken kan varje fönster bli en liten elproducent.
Nytt material med låg miljöpåverkan
Pankaj Kumar har i sin doktorsavhandling fokuserat på ett material som kallas antimonsulfid (Sb₂S₃). Det är en oorganisk kemisk förening av antimon och svavel som effektivt fångar upp solljus och omvandlar det till el – en egenskap som gör det mycket användbart i solceller. Dessutom är materialet giftfritt, billigt och finns naturligt i jordskorpan.
En utmaning med många befintliga solcellstekniker är att de bygger på komponenter som är antingen giftiga, dyra eller instabila, vilket försvårar en bredare och mer hållbar användning. För att lösa detta har forskarna arbetat med att ersätta både de ljusabsorberande och ledande skikten med mer miljövänliga alternativ.
Genom att experimentera med olika tillverkningsmetoder och lagerstrukturer har de utvecklat en rad solceller med förbättrade egenskaper. Bland annat lyckades man ersätta farliga material med grönare alternativ, förbättra solcellernas hållbarhet och nå rekordresultat för extremt tunna och halvgenomskinliga solceller. Man uppnådde till exempel en genomsnittlig ljusgenomsläpplighet (AVT) på över 20 procent samtidigt som solcellen producerade el. Det innebär att solcellerna är tillräckligt genomskinliga för att fungera som fönsterglas, ett viktigt steg mot praktisk användning i byggnader.
Pankaj Kumar visar upp ett exempel på tunnfilmssolcellerna som forskarna tagit fram.
Kan bidra till framtidens energismarta byggnader
I avhandlingen presenteras flera olika tekniker för att skapa tunna och jämna filmer av antimonsulfid. Med hjälp av så kallad sputtring, en teknik där materialet frigörs från en källa med hjälp av joniserad gas och avsätts som en tunn film, lyckades Pankaj Kumar ta fram solceller med god verkningsgrad även vid mycket tunna skikt.
– Tanken är att framtidens byggnader ska kunna producera sin egen el utan att göra avkall på design eller ljusinsläpp. Mina resultat visar att vi är på god väg dit, säger Pankaj Kumar.
Tekniken är ännu inte redo för marknaden, främst på grund av problem med skalbarhet, men forskningen fortsätter nu med fokus på att förbättra hållbarheten över tid. Den potentiella samhällsnyttan är ändå stor: att kunna producera kompletterande el från byggnaders fasader skulle kunna bidra till både lägre elkostnader och minskad miljöpåverkan.
– Vi måste tänka nytt kring hur vi producerar och använder el i vardagen. De här solcellerna visar att det går att förena energieffektivitet med hållbarhet och estetik, säger Pankaj Kumar.