Fokus på solceller och giftfria batterier vid KTH Energiplattformens besök på CBH-skolan

KTH Energiplattformens medlemmar välkomnades av James Gardner, lektor i fotoelektrokemi samt Alberto Garcia Fernandez och Alexandar Tot, både två postdoktorer vid avdelningen för tillämpad fysikalisk kemi, vid Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH).

– Här fokuserar vi huvudsakligen på utvecklingen av framtidens solceller, i form av nya material och molekylstrukturer, säger James Gardner.

Från Energiplattformen deltog föreståndare Lina Bertling Tjernberg, Christophe Duwig, vice föreståndare, Pierre Bodin, Research Support Office, Wei Liu, Skolan för arkitektur och samhällsbyggnad, samt Joy Roberts, administratör.

I dag finns ett stort forskningsintresse för att utveckla så kallade tandemsolceller som kombinerar kiselteknik och tunnfilmsteknik. Visionen är att kombinationen ska gå både effektivare och billigare solenergi.

– Tandemsolceller är svåra att tillverka men när materialet perovskit dök upp för ungefär tio år sen innebar det ett genombrott. Nu utvecklar vi metoder för att tillverka tunna filmer av materialet som kan placeras ovanpå traditionella solceller.

Utvecklingen inleds med teoretiska beräkningar av olika kombinationer som därefter testas experiment och i låga temperaturer. De transparenta lagren tillverkas sedan för att bli ett hundratal nanometrar tunna och sprejas på plats. En stor fördel är att metoderna både är billiga och enkelt skalbara för industriell tillämpning, menar Gardner.

– För att skapa hållbara tillämpningar så fokuserar vi på att utveckla de transparenta lagren utan att använda sällsynta jordartsmetaller, säger James Gardner.

Alberto Garcia Fernandez gav en överblick över processen från tillverkning av materialet perovskit, till applicering på solcellerna samt testning och analys av olika alternativ.

– Särskilt fokuserar vi på utvecklingen av gränssnitten mellan materialen som visat sig påverka slutresultatet i en hög utsträckning.

Giftfria, laddningsbara batterier

Därefter tog Alexander Tot vid för att visa upp pågående forskning för att ersätta litium i batterier. Dagens laddbara litiumbatterier som finns i allt från datorer till smarta klockor degraderar med tiden och löper även risk att svälla och skapa tryck som skadar omgivande elektronik. Här är målet att utveckla nya batterilösningar utan giftiga eller sällsynta ämnen. Istället ska batterierna, något förenklat, bestå av vatten, salt och kol.

– Vi gjorde ett genombrott när vi ökade salthalten i vattnet vilket gjorde att vi kunde skapa bättre stabilitet. I våra senaste försök har vi även lyckats visa att batterierna kan återuppladdas utan att påverkar livslängden nämnvärt, säger Alexander Tot.

Forskningen står inför publicering och utvärderingen av tekniken har gjorts bland annat i samarbete med forskningsinstitutet RISE. Forskarna samarbetar även med bland andra Kristina Edström, professor vid Uppsala universitet.

Nu utvecklas tekniker för att tillverka batterierna i större skala med hjälp av industrirobotar. Målet är även att utveckla tekniker för att enkelt ta itu och återvinna batterierna.

Nya idéer till samarbete

Presentationerna sporrade ett vidare samtal för kommersialisering av tekniken samt ytterligare samarbeten med andra forskargrupper inom solenergi vid KTH. Här finns ett initiativ till en plattform för samverkan mellan olika forskargrupper verksamma inom utveckling av ny solkraftsteknik. Samtidigt väckte samtalet idéer kring nya seminarier och workshops inom ramen för Energiplattformen.

Därefter följde en rundvandring i labben där Alexander Tot visade praktiskt hur knappcellsbatterier enkelt tillverkas med den nya tekniken. Med enkla handgrepp tillverkade och laddade han snabbt upp batterierna.

Dessutom visade Alberto Garcia Fernandez tandemsolceller som de utvecklat med hjälp av materialet perovskit, och demonstrerade även hur materialet utvecklas i labbet.

Nästa skolbesök för KTH Energiplattform planeras i slutet av december och då blir målet BYV-skolan för att ta del av utvecklingen av mer storskalig energiinfrastruktur.

Text: Magnus Trogen Pahlén