Solcelleanlegg er ekstremt populære i de nordiske landene. Det er driftssikre, støyfrie og fornybare energikilder. Men de er også kjent for å være ganske ineffektive sammenlignet med andre energiformer.
Når lyset fra sola treffe cellene, absorberes og samles en prosentdel av lyset som energi. Resten reflekteres bort. De mest effektive solcellene på markedet har bare en effektivitet på omkring 23 prosent, mens gjennomsnittet ligger mellom 17 og 19 prosent.
Nå har forskere fra det amerikanske energidepartementets forskningsenhet, National Renewable Energy Laboratory, demonstrert at det er mulig å bygge solceller med en effektivitet på hele 47,1 prosent.
Men det dreier seg heller ikke om et helt vanlig solcelleanlegg.
Lyset konsentreres som fra 143 soler
For det første er solcellen konstruert i lag av 6 ulike fotoaktive materialer. Solcellen er tre ganger tynnere enn et menneskehår, men den består faktisk av 140 individuelle lag som er plassert i en stabel ovenpå hverandre.
Det hvite lyset fra solen består av et bredt spektrum av bølgelengder, og ulike typer av materialer har varierende evne til å samle opp ulike bølgelengder. Den lagdelte konstruksjonen kan med andre ord utnytte en større del av det samlede lysspektrumet til energiproduksjonen.
For det andre er konsentrasjonen av lys optimert med en konstruksjon av speil som fokuserer lyset på solcellen. Dermed oppnår forskerne en lyskonsentrasjon som svarer til 143 soler.
Hvis slike speil skulle sitte på vanlige solcelleanlegg, ville speilene måtte følge solens bevegelse og fastholde en presis vinkel for lysinnfallet innen 1 grad av 90 grader. Det er dyrt og komplisert.
Romfart og biler står forrest i køen
Derfor er det også enda mer interessant at forskernes solcelle under normale omstendigheter – altså ved vanlig sollys og uten bruk av den sinnrike speilkonstruksjonen – oppnådde en effektivitet på 39,2 prosent. Det er fortsatt mye bedre enn de nåværende løsningene på markedet.
På grunn av termodynamikkens lover er det umulig å oppnå en effektivitet på 100 prosent. Den teoretiske grensen ligger omkring 86 prosent, men forskerne mener at de med forbedringer i konstruksjonen kan nå 50 prosent.
De amerikanske rekordsolcellene er fortsatt på det eksperimentelle stadiet, og de blir ikke installert på Nordens hustak i den nærmeste framtiden. Men de vil kunne brukes tidligere av militæret, i romforskningen og kanskje til og med i bilen din.