Det bidde en tumme! lyder slutrepliken i en berömd berättelse av HC Andersen. Kommentaren passar bra på svensk solcellsforskning också. Men nu ska krafterna samlas i Uppsala, på Ångström Solar Center.

Om vi säger bioenergi suckar alla landets kraftingenjörer och tänker på HC Andersens sagotumme. Om vi säger solceller suckar inte bara alla landets kraftingenjörer utan också elektronikingenjörerna av samma skäl.

Det har hänt för lite för att entusiasmen ska stå på topp. Och det tycks ha gått väl långsamt framåt för solcellerna trots frejdiga uttalanden och feta rubriker under två årtionden.

Sakta och som det tycks, säkert, knaprar sig dock solcellerna in i diverse nischer för strömförsörjning. Att 400 svenska fyrar numera strömförsörjs av solceller är inte särskilt känt. Eller att lampan och TVn i tiotusentals sommarstugor får sin ström från solceller. Solceller driver också allt oftare små repeterare för radiolänkar samt styrutrustningar i elstolpar.

Forskarna tänker inte heller kasta in handduken - tvärtom. Nu pumpar Nutek och Mistra, miljöstrategiska forskningsstiftelsen, 70 miljoner kronor i ett program för svensk solcellsforskning.



Tunnfilm och nanostrukturer


Satsningen manifesterar sig som ÅSC-programmet, där ÅSC uttyds Ångström Solar Center. I ÅSC ingår tre delprogram: ett för tunnfilmssolceller, ett för nanostrukturerade solceller och ett för "smarta" fönster.

- ÅSC-programmet är ett program för målstyrd forskning, säger Dag Sigurd, VD för forskningsbolaget IMC i Stockholm och styrelseordförande i ÅSC.

- Målet är att rent handgripligen visa upp fungerande teknik i form av en solcell på 25¥25 cm.

Arbetet i ÅSC hålls ihop av programchefen, Lennart Malmqvist. Han har erfarenhet från forskning såväl vid universitet - han är adjungerad professor i fysik i Lund - som från industrin.

- I Ångström Solar Center vill vi skapa en balans mellan förväntningarna och tekniken. Vi ska satsa på det som ser ut att gå att nå. Vi vill inte skapa så stora förväntningar att vi riskerar att åka på ett bakslag, säger han.



Långsiktighet behövs


ÅSC ska ge en solid teknisk och kunskapsmässig bas som företag kan utnyttja för att tillverka kommersiella produkter. Det är också viktigt forskarna får ett bra arbetsklimat.

- Utvecklingsstödet och subventionerna har haft en viss ryckighet och inte givit industrin och tekniken riktigt bra förutsättningar att utvecklas, säger Dag Sigurd.

Ryckigheten är ett av skälen till att solcellerna hittills inte infriat 1970- och 80-talens fagra förhoppningar, löften och rubriker. Men det finns fler andra viktiga orsaker, menar Dag Sigurd:

- Den viktigaste faktorn är nog prisutvecklingen på energi. El från elnätet är fortfarande billig jämfört med el från solceller.

- En orsak är att solcellstekniken länge subventionerades, men det gör den knappast nu.

En flaskhals här uppe i Norden är också att elenergi inte kan lagras på något bra och billigt sätt. I andra klimat där solen skiner samtidigt som elbehovet är som störst är utsikterna för solcellerna betydligt bättre.

Dessutom utgör själva cellerna bara hälften av systemkostnaden. En fjärdedel går till den bärande strukturen, och solceller behöver stora ytor. Kraftelektronik och batterier står för den sista fjärdedelen.

- Journalistiken kring solcellerna har också skapat alltför stora förhoppningar om tekniska genombrott, säger Dag Sigurd.



Satsning på 70 miljoner


Nutek och Mistra tänker satsa sammanlagt 70 miljoner kronor i ÅSC-programmet, som sträcker sig fram till slutet av år 2000.

- Delprogrammen har stora samverkanseffekter. I alla tre utnyttjar man till exempel glasmaterial och likaså behöver man forska inom områdena kapsling och transparenta ledare.

Tunnfilmssolcellerna bygger på solceller av CuInSe2, och forskningen på det området har beskrivits utförligt flera gånger i dessa spalter (se till exempel Elektroniktidningen 1992:3 och 1994:15)

De nanostrukturerade solcellerna är en nyare teknik, där TiO2 är det halvledarmaterial som används. De är en form av "blöta" solceller, där den extremt tunna och porösa titandioxiden delvis fungerar som en halvledande batteripol. Elektrontransporten sker i elektrolyten.

Till skillnad från tunnfilmssolcellerna består de nanostrukturerade solcellerna av högst vanliga och billiga ämnen, som dessutom är miljövänliga. Titandioxid finns ju i vardagsvaror som tandkräm och solkräm.

De här solcellerna, som också kallas Grätzelceller efter deras schweiziske uppfinnare, kan också färgas i olika färger. Även om verkningsgraden ännu är låg, hälften

av den hos tunnfilmssolceller, verkar den mycket lovande för flexibiliteten och den billiga tillverkningen.

- Men det här rör sig om en nyare teknik för solceller, så den tar nog längre tid att utveckla än tunnfilmssolcellerna, säger Dag Sigurd.

Per Stymne



Smarta fönster, tunnfilmsceller och nanostrukturer


Större delen av forskningen i ÅSC-programmet kommer att göras vid Uppsala universitet, men även KTH och Stockholms universitet deltar i projektet.

Det överordnade målet är att utveckla billig och miljövänlig tek-nik för att generera el från solljus och för rationell energianvändning, särskilt för byggnader. Vart och ett av de tre delprogrammen har dessutom tre egna mål att sträva mot.

Smarta fönster är fönster där man kan styra genomstrålningen av solljus med hjälp av elektrokroma fenomen. Fönstrens egenskaper styrs efter behovet av värme och ljus i byggnaden. Här har man tre mål: att få fram teknik för två typer av smarta fönster samt ett transparent ledarmaterial.



Tunnfilmssolcelle
r

Tunnfilmssolceller är ett område som man redan har kommit ganska långt på. Här är det första målet att få fram en tillverkningsteknik för tunnfilmsmoduler med minst 14 procents verkningsgrad och en teknisk livslängd av minst 20 år. Ett annat mål är att utveckla mer avancerade tunnfilmsmaterial, och det tredje målet är att verifiera att det verkligen går att tillverka solcellsmoduler med den teknik som utvecklas inom programmet.

Inom nanostrukturerade solceller är första målet att få fram en miljövänlig solcell med en verkningsgrad av 12 procent och en teknisk livslängd över 10 år. Det andra är att utveckla en solcellsmodul med en totalverkningsgrad av åtta procent. Tredje målet är att de nanostrukturerade solcellerna ska få en verkningsgrad vid diffust ljus som är minst 50 procent högre än amorfa kiselsolceller.



Namn som förpliktar


Namnet Ångström har spritt mycket glans över svensk forskning i allmänhet och Uppsalas i synnerhet.

Ångström Solar Center har uppkallats efter uppsalafysikern Knut Johan Ångström (1857-1910), som forskade om solenergi redan för hundra år sen. Ångströms mätningar och beräkningar var till den grad noga gjorda att hans värde på solkonstanten var fullt användbart tills helt nyligen.

Minst lika berömd blev en annan uppsalafysiker, Anders Jonas Ångström (1814- 1874). Han var en banbrytande forskare inom spektralanalysen och fick längdenheten ångström, 10-10 m, uppkallad efter sig.

Uppsala universitets stora laboratorium för materialfysik är alltså av goda skäl döpt till Ångströmlaboratoriet.