211service.com
Tonade fönster som genererar elektricitet
En startup i Tyskland har utvecklat en ny sorts solpanel gjord av små, organiska molekyler avsatta på polyesterfilmer. Tekniken liknar den som används för OLED-skärmar för telefoner och platt-TV. Panelerna är flexibla och mycket lättare än konventionella solpaneler, men på vissa platser – särskilt där det är varmt eller molnigt – kan de generera lika mycket el som en konventionell solpanel.
Heliatek , baserat i Dresden, finansieras av Bosch, BASF och andra och har hittills samlat in 28 miljoner euro. Företaget, som nyligen började tillverka sina paneler på en liten, proof-of-concept produktionslinje, hoppas kunna samla in ytterligare 60 miljoner euro, varav en del kommer att användas för att bygga en 75 megawatts fabrik. Detta är ganska litet för en solpanelsfabrik – i så liten skala kommer Heliateks paneler att kosta mer per watt än konventionella solpaneler, säger vd Thibaud de Séguillon. Men om fyra till fem år, då Heliatek borde nå storskalig produktion, kan kostnaden sjunka till runt 40 till 50 cent per watt, vilket skulle göra dem konkurrenskraftiga med konventionella solpaneler, säger han.
Under tiden kommer Heliatek att behöva hitta ett sätt att sälja sina solpaneler till en premie för att finansiera sin expansion. Man planerar att göra detta genom att sälja produkter som drar fördel av sina solpanelers ovanliga låga vikt och flexibilitet. I ett fall arbetar man med ett byggmaterialföretag för att integrera sina solpaneler i former för betongfasader. På en byggarbetsplats kommer blanketter att fyllas med betong och panelerna blir en del av fasaden.
Heliatek samarbetar också med en annan tillverkare för att införliva sina solpaneler, som kan vara halvtransparenta, i fönster. Det är som tonade fönster, bara dessa fönster genererar elektricitet, säger Séguillon.
Byggare kan vara villiga att betala en premie för solpanelerna eftersom de är billigare att integrera i en byggnad; de skulle till exempel inte behöva köpa hårdvara för att förankra panelerna i ett tak. Politiker i Europa som snart kommer att kräva att byggnader producerar lika mycket el som de förbrukar kan också driva byggare att integrera solpaneler i fönster och fasader, säger Séguillon.
Heliateks nyckelinnovationer är de aktiva materialen i dess solceller och processen för tillverkning av cellerna. Organiska solceller har funnits i decennier. Tanken bakom dem är att vissa organiska molekyler - typiskt typer av långa polymerer - skulle kunna tryckas billigt, vilket leder till mycket billiga solceller. Men sådana celler har visat sig ineffektiva och har haft relativt kort livslängd, så de används endast i nischapplikationer.
Heliateks paneler är mer effektiva än de polymerbaserade och förväntas hålla lika länge som en konventionell kiselsolcell. Företaget använder korta molekyler som kallas oligomerer istället för polymerer. Oligomerer är i sig mer stabila och kan deponeras med hjälp av en vakuumavsättningsprocess som möjliggör exakt kontroll över tjockleken och enhetligheten hos de resulterande filmerna. Den enhetligheten ökar effektiviteten och gör det enkelt att tillverka flerskiktssolceller som innehåller material som är avstämda till särskilda våglängder av ljus – vilket gör cellerna ännu mer effektiva.
Heliateks kompletta paneler (en panel är en samling celler kopplade samman) omvandlar 8 procent av energin i ljus till elektricitet (polymersolpaneler är 3 till 5 procent effektiva). Konventionella solpaneler i kisel är 14 till 15 procent effektiva, men Heliatek-teknikens goda prestanda i svagt ljus och hög värme kan kompensera för den lägre effektiviteten, säger Séguillon. I de senaste testerna i Singapore, till exempel, genererade Heliatek-paneler något mer el under loppet av en månad än konventionella kiselsolpaneler, säger han.
Vakuumdeponering är dyrare än utskrift, men Heliatek har introducerat ytterligare en innovation för att hjälpa till att sänka kostnaderna. Istället för att tillverka solceller i omgångar på glasskivor, gör det dem kontinuerligt i en roll-to-roll process som avsätter materialen på polyester.
För att nå sina slutliga kostnadsmål kommer Heliatek att behöva förbättra sina panelers effektivitet avsevärt från 8 procent till 12 procent. Detta är möjligt eftersom företagets tillverkningsprocess har gjort det möjligt för dem att göra vad som kallas en tandemsolcell, som har två lager för att absorbera ljus och producera elektroner. I den nuvarande designen är båda lagren avstämda för att omvandla samma våglängder av ljus. Men företaget kunde också ställa in lager till olika våglängder och på så sätt omvandla mer av solspektrumet. Heliatek samarbetar med BASF för att utveckla nya absorberande material för sådana celler.
Om företaget uppnår sina kostnadsmål kan det fortfarande vara svårt för det att konkurrera head to head med företag som tillverkar konventionella solpaneler. För det första är banker mer villiga att låna ut pengar till stora solenergiprojekt som använder konventionella paneler, eftersom de har visat sig fungera i fält. På lång sikt kan nya solcellsföretag klara sig bättre genom att utveckla radikalt annorlunda solpaneler som producerar mycket mer el än konventionella kiselpaneler.