En ny era för solenergin
Forskare vid Linköpings universitet har utvecklat en metod för att återvinna alla delar av en solcell upprepade gånger utan användning av miljöfarliga lösningsmedel. Studien, publicerad i Nature, visar att den återvunna solcellen har samma effektivitet som den ursprungliga, vilket kan innebära en revolution inom solenergi.
Den nya tekniken bygger på solceller tillverkade av materialet perovskit, där vatten används som det huvudsakliga lösningsmedlet. Med tanke på den växande elanvändningen drivet av AI och elektrifierade transporter, blir hållbara energikällor allt viktigare för att minimera klimatpåverkan.
Solenergi har en stor potential och kiselsolceller har funnits på marknaden i över 30 år. Men den första generationens kiselsolceller når nu slutet av sin livscykel, vilket skapar ett oväntat problem.
– I dagsläget finns det ingen effektiv teknik för att ta hand om avfallet från kiselsolceller. Därför hamnar gamla solpaneler på soptippen. Det blir stora berg med elektronikavfall som det inte går att göra något med, säger Xun Xiao, postdok vid Institutionen för fysik, kemi och biologi (IFM), vid Linköpings universitet.
Feng Gao, professor i optoelektronik vid samma institution, understryker vikten av att tänka på återvinning redan vid utvecklingen av nya solcellstekniker:
– Vi måste ha återvinning i åtanke redan när vi utvecklar nya solcellstekniker. Vet vi inte hur vi ska återvinna tekniken innan vi sätter den på marknaden, ska vi inte sätta den på marknaden alls.
I dagsläget finns det ingen effektiv teknik för att ta hand om avfallet från kiselsolceller. Därför hamnar gamla solpaneler på soptippen.
Perovskitsolceller anses vara en av de mest lovande teknikerna för framtidens solceller. De är relativt billiga, enkla att tillverka, lätta, flexibla och genomskinliga, vilket gör att de kan placeras på många olika underlag, inklusive fönster. De har en verkningsgrad på upp till 25 procent, vilket är jämförbart med dagens kiselsolceller.
- Ny forskning ökar potential hos perovskitsolceller
- KTH-forskare: Solceller av perovskit klarar sig i vatten
– Det finns många företag som vill få ut perovskitsolceller på marknaden redan nu, men vi vill gärna undvika ett till sopberg. I det här projektet har vi utvecklat en metod där alla delar går att återanvända i en ny perovskitsolcell utan att prestandan blir sämre i den nya, säger Niansheng Xu, postdok vid IFM.
Eftersom perovskitsolceller har kortare livslängd än kiselsolceller är det avgörande att deras återvinning blir effektiv och miljövänlig. Perovskitsolceller innehåller en liten mängd bly som är nödvändigt för hög effekt men ställer krav på en fungerande återvinningsprocess. Dessutom finns det lagkrav i stora delar av världen på att producenter ska samla in och återvinna uttjänta solceller på ett hållbart sätt.
Idag finns metoder för att demontera perovskitsolceller, men de använder ofta dimetylformamid, ett giftigt och potentiellt cancerogent ämne. Linköpingsforskarna har nu utvecklat en teknik där vatten används som lösningsmedel vid demonteringen av det uttjänta perovskitmaterialet. Det innebär att högkvalitativ perovskit kan återvinnas direkt från vattenlösningen till en ny solcell.
Eftersom perovskitsolceller har kortare livslängd än kiselsolceller är det avgörande att deras återvinning blir effektiv och miljövänlig.
– Vi kan ta vara på allt – täckglas, elektroder, perovskitlager och även laddningstransportlagret, säger Xun Xiao.
Forskarna arbetar nu med att skala upp metoden för industriell användning. På lång sikt hoppas de att perovskitsolceller kan spela en viktig roll i framtidens energiförsörjning.
Forskarna Xun Xiao, Niansheng Xu och Feng Gao har ansökt om patent på tekniken.
Källa: Linköpings universitet
