”Zombiesolceller” upptäckta på Uppsala universitet

En forskargrupp vid Uppsala universitet har upptäckt en ”zombiesolcell” som fortsätter att generera el oväntat effektivt trots att den vätska som förmedlar laddningar mellan elektroderna torkat ut. Resultatet har nyligen presenterats i tidskriften Energy and Environmental Science.

Upptäckten gjordes av Gerrit Boschloos grupp vid institutionen för kemi - Ångström, avdelningen för fysikalisk kemi. Gamla färgämnessensiterade solceller, Grätzelceller, som testades visade sig fortfarande vara aktiva, trots att den elektrolyt som leder ström mellan minus- och pluspolerna hade avdunstat.

– De uttorkade solcellerna fungerade i vissa fall ännu bättre än när de var vid liv med vätska. Verkningsgraden hade i vissa celler ökat till 8 procent, vilket är rekord för färgämnessensiterade solceller med fasta hålledare. Vår post-doc Marina Freitag som tillverkade och studerade solcellerna döpte dem till ”zombiesolceller” eftersom de lever vidare fastän de borde vara döda, skrattar Gerrit Boschloo.

I en Grätzelcell finns en elektriskt ledande vätska som möjliggör ett flöde av elektroner med hjälp av ämnen som kan ge bort eller ta upp elektroner, ett så kallat redoxpar.  Men när denna vätska torkade ut i ”zombiesolcellen” uppstod istället en fast hålledande struktur som fortsatte att transportera positiv laddning.

Detta händer dock bara med vissa kopparbaserade redoxpar. Gerrit Boschloo påpekar även att färgämnessensiterade solceller med fasta hålledare existerat tidigare, men att denna ”zombiecells” höga effektivitet överraskade forskarna.  För att säkerställa resultatet upprepades projektet under kontrollerade former. 

– Men det visade sig vara ganska svårt att tillverka cellen på det sätt vi brukar tillverka fasta tillståndssolceller. Det bästa var att istället göra en vätskebaserad cell och låta den torka ut långsamt så den fick rätt struktur.

Fördelen med en solcell utan vätska är att den förhoppningsvis blir mer stabil. När solcellen är i ett fast tillstånd är den mycket lättare och billigare att försegla. Då riskerar den inte att läcka och fräta sönder det omkringliggande materialet.

– Flera företag har sagt att om det bara går att försegla ordentligt så vill de satsa på vätskebaserade solceller. Skulle vi kunna försegla de här ”zombiecellerna” så att de håller i flera år vore det väldigt intressant, säger Gerrit Boschloo och tillägger:

– Just nu har vi ”zombies” som legat i flera månader och torkat ut, och de fungerar. Sen är det en sak när de ligger på labbet i mörker och testas. Vi måste också testa cellerna genom att exponera dem för solljus under en längre tid för att se om de håller i längden.

Gerrit Boschloos forskargrupp samarbetar sedan 2005 med två kemigrupper på KTH. De har specialtillverkat det färgämne som utgör en del av Grätzelsolcellen. I samarbetet ingår också fysiker frånUppsala universitet samt experter inom industriell tillverkning från Swerea IVF. Efter upptäckten för drygt ett år sedan har forskarna lämnat in en patentansökan på ”zombiesolcellen” genom det egna företaget Dyenamo. 

Vad ser du för tillämpningsområden för ”zombiesolcellen”?

– Slutändamålet är ju energitillförsel i form av solceller på tak. Det vet vi funkar för fasta tillståndssolceller. Grätzelsolceller fungerar väldigt bra även om ljuskällan inte är optimal, man får ut kilowatttimmar även om det är molnigt.

– Att komma dit är dock en lång väg, det krävs mycket mer forskning. Men om vi kan göra dessa ”zombiesolceller” väldigt billiga så kan man också tänka sig att ha dem nästan var som helst, exempelvis för att ladda mobiler eller driva datorer.

Anneli Björkman

Läs artikelabstrakt i Energy and Environmental Science

Mer om Gerrit Boschloos grupp och forskningen på Grätzelceller

För mer information, kontakta Gerrit Boschloo