Forsker røntgenfotograferer sig til næste generation af solceller
Af Lige før jul gennemførte professor Jens Wenzel Andreasen fra DTU Energi det første danske forsøg på den nye store røntgenfacilitet Max IV ved Lund.
Resultatet skal bruges til udvikling af næste generation af solceller.
Værdifuldt besøg
Max IV bliver en af verdens bedste røntgensynkrotroner, når den første del er i fuld drift engang i løbet af 2017. Allerede nu er de første beamlinjer, som udnytter anlæggets røntgenstråler, taget i anvendelse, selvom de ikke kører på fuldt blus. Hver beamlinje er et strålerør med tilhørende målestationer.
- Vi har i efteråret søgt om at gennemføre en række analyser på NanoMAX-beamlinjen, som er den af Max IVs i alt 14 røntgenstråler, der vil få den højeste opløsning. Det lykkedes os at få tid på anlægget den 21. december, lige før der blev lukket ned til juleferien. Besøget var meget succesfuldt, og vi fik en række data med hjem, som skal indgå i vores videre forskning om forbedring af det strømproducerende lag i nye typer solceller, fortæller Jens Wenzel Andreasen.
Opbygningen af instrumenterne på anlægget i Lund er endnu ikke helt på plads, så det er for eksempel ikke muligt at se prøver i 3D endnu.
- Til gengæld har vi ved at afprøve Max IV på et så tidligt tidspunkt mulighed for at give input og tilbagemeldinger, som kan bruges til at tilpasse den endelige opbygning af beamlinjen. Dette er nemlig først planlagt til at ske i de kommende måneder, når det er afprøvet og konsolideret, hvad der fungerer bedst både i forhold til de undersøgte materialer og i forhold til de kommende brugere, siger Jens Wenzel Andreasen.
Billigere og mere energieffektive solceller
Konkret undersøgte de danske forskere nanoskala fordelingen af grundstoffer i en tyndfilm af kesterit under deres besøg på Max IV.
Kesterit er et mineral, der forekommer naturligt i bl.a. Grønlands undergrund – men som også kan fremstilles syntetisk. Kesterit skabes af den rette blanding af kobber, zink, tin og svovl – og håbet er at kunne bruge det til solceller for at absorbere solens stråler og omdanne dem til energi. I forhold til de stoffer, der i dag anvendes til dette, er kesterit nemlig både billigere, mindre energikrævende at fremstille og uden indhold af hverken giftige eller sjældent forekommende stoffer.
- Vores analyser fra Max IV giver os mulighed for at indlede en afbildning af fordelingen af stoffer i kesterit. Den skal give os mulighed for på sigt at få klarhed over, hvordan det ideelle blandingsforhold og den bedste fremstillinsproces skal være for at sikre mest mulig energi fra en kesteritsolcelle, forklarer Jens Wenzel Andreasen.
Flere analyser på Max IV
Jens Wenzel Andreasen regner med, at han og hans kollegaer inden for materialeforskning i fremtiden vil gennemføre mange andre analyser på Max IV.
Når anlægget er fuldt etableret, vil det nemlig kunne levere resultater, som han ikke kan få noget andet sted i verden. Det skyldes, at Max IV er bygget efter nye principper, der giver mulighed for at levere et bedre røntgensignal og dermed skarpere billeder, flere detaljer og en større kontrast end andre synkrotronkilder. Her til kommer tidsperspektivet. De målinger, det andre steder kan vare timer at gennemføre, vil på Max IV kunne udføres i løbet af minutter.
Flere store forskningsprojekter står i kø for at komme i gang med undersøgelser på Max IV, herunder den strategiske forskningsalliance CINEMA - the alliance for imaging and modelling of energy applications, som er støttet af Innovationsfonden.
Jens Wenzel Andreasens forskning i 3. generations solceller er støttet af det europæiske forskningsråd gennem en ERC Consolidator bevilling, SEEWHI – Solar Energy Enabled for the World by High Resolution Imaging.
