Här är solcellerna som inte behöver solljus för att ge el

2019-09-05 06:00  

Simhallar, klassrum och frysboxar kan snart få hjälp av solceller för att kontrollera inomhusklimat och temperatur. Linköpingsföretaget Epishines solceller för inomhusbruk väntas nå marknaden nästa år.

Skyddsrock, hårnät och tossor på fötterna krävs för att få komma in i fabrikslokalerna i Linköping. Tillverkningen är känslig och får inte störas av smuts.

Epishines plan är att solcellerna som produceras här ska användas i små uppkopplade produkter, som kan drivas med hjälp av inomhusljuset. På så sätt slipper man både batterier och elsladdar.

Företaget samarbetar med flera andra företag för att ta fram sådana produkter med integrerade solceller. Just nu testas ett tiotal klimatsensorer i simhallar och klassrum. Lika många uppkopplade termometrar har monterats i frysboxar hos en Icahandlare i ett samarbete med Temp Online. Genom att termometrarna kan kommunicera via internet kan de snabbt larma om temperaturfall eller fel.

– Batterier tappar snabbt kapacitet i kyla, så i frysboxar är det en stor fördel om man kan driva termometern med det befintliga ljuset i stället, säger Emma Woxlin.

Visionen är att bli världens största solcellsproducent

Hittills har de solceller som trycks i fabriken i Linköping använts för samarbetsprojekt och egen utveckling. Men nästa år hoppas Epishine nå storskalig tillverkning. Då ska dagens kapacitet om tiotals små solcellsmoduler, om cirka tre gånger fem centimeter, i veckan ha stigit till tusentals per vecka.

Företaget tror att solcellerna kommer att finnas på marknaden för första gången i slutet av nästa år. Då blir det sannolikt i form av frystermometern, bedömer Emma Woxlin, eller kanske en uppkopplad styrenhet för hemmabelysning.

Läs mer: Världens första solcellsväg – ett fiasko

I ett längre perspektiv har företaget betydligt större visioner. Då är siktet inställt på solceller även för utomhusbruk, som till exempel kan integreras i byggnadsfasader eller i anläggningar som flyter på vatten.

– Vår vision är att bli världens största producent av solceller, antingen genom att producera själva eller genom licensiärer, säger Emma Woxlin.

Innovationen: Laminering av två remsor

Den mest kritiska processen i fabriken sker i bestrykningsmaskinen. Här rullar en smal plastremsa långsamt fram. En blå, ledande vätska trycks ut och torkas så att den fastnar på plastfilmen. När remsan rullas ihop i andra änden syns det ledande lagret som tunna, mörka ränder.

Halvledande och ledande vätskor trycks här på plastfilmen i olika omgångar. När de har torkat utgör det halvledande skiktet solcellens aktiva lager, där ljuset absorberas, medan de ledande skikten transporterar laddningarna åt rätt håll.

Epishines patentskyddade innovation kommer i nästa steg. Då lamineras två remsor av plastfilmen ihop så att de aktiva lagren läggs emot varandra.

– Vi tillverkar på ett helt nytt sätt, som gör produktionen extremt skalbar. Det gör oss annorlunda mot alla våra konkurrenter, säger Emma Woxlin, marknadschef på Epishine.

30 års forskning i grunden

Konkurrenterna trycker, enligt Epishine, alla lager ovanpå varandra. Då läggs ett blött ledande skikt ovanpå det aktiva lagret. Finns det då små dammkorn eller hål i det aktiva lagret rinner den ledande vätskan ner till det undre ledande lagret och skapar kortslutning.

Epishine trycker i stället halva solceller på varje plastfilm som sedan lamineras ihop till en helhet. På så sätt behöver man aldrig lägga en blöt ledare ovanpå halvledaren och minskar risken för kortslutningar.

De vätskor som trycks på Epishines solceller är kol- och plastbaserade blandningar av olika slag. Upptäckten av elektriskt ledande plaster har många år på nacken och belönades med Nobelpris år 2000. Grunden till Epishines verksamhet utgörs av mer än 30 års forskning om tryckt elektronik som har utförts av bland andra professor Olle Inganäs vid Linköpings universitet. Han är en av de sex grundarna till Epishine och verksam som vetenskaplig rådgivare i företaget.

Sämre på att ta upp infrarött ljus

Än så länge köper Epishine de halvledande och ledande vätskorna från externa leverantörer. Men företaget arbetar också med att utveckla egna vätskor för att förbättra solcellernas verkningsgrad. I dag består det halvledande lagret av en polymer, en kolförening som bildar en lång molekylkedja, samt en fulleren, en kolförening med en sfärisk molekylstruktur.

Problemet är att fulleren begränsar både vilken typ av solljus som kan absorberas och spänningsnivån som kan generas ut från cellen. Därför ska företaget byta ut fulleren mot ett annat kolbaserat material. Det ska höja prestandan på solcellen bland annat genom att den blir bättre på att ta upp infrarött ljus.

De solceller som företaget tillverkar i dag är bra på att ta upp synligt ljus, men sämre på infrarött ljus, som har längre våglängder.

– Så utomhus tappar våra solceller en hel del. Det är en anledning till att kiselsolceller är bättre utomhus, för de absorberar mer av det infraröda ljuset, säger företagets teknikchef Jonas Bergqvist.

"För mycket stuprörstänk"

Inomhus har Epishines solceller en verkningsgrad på drygt 13 procent, om ljuset kommer från en led-lampa och motsvarar 500 lux. Förhoppningen är att vätskebytet ska höja det till upp mot 30 procent.

Emma Woxlin är en av grundarna till företaget. Hon är 28 år, civilingenjör i teknisk fysik och uppvuxen i en entreprenörsfamilj där morfadern Sven Nilsson är en känd uppfinnare med patent för bland annat katalysatorer och värmeväxlare.

– Jag trodde att världen fungerade som i morfars labb. Man hittar på något som sedan kommer till användning så att samhället blir bättre. Men när jag senare jobbade i forskningsprojekt på universitetet tyckte jag att det var för mycket stuprörstänk och för dåligt intresse att få ut forskningsresultaten, berättar hon.

"Ett forskningsprojekt som kunde förbättra världen"

Som exempel nämner hon forskare som mest var intresserade av att forska och inte av att samarbeta med kommersiella aktörer.

– Vad är poängen om man bara dör med all sin kunskap, frågar hon sig.

Men för fyra år sedan träffade hon Jonas Bergqvist som var på Entreprenörskapsskolan på Chalmers för att presentera solcellsföretaget han var på väg att dra igång. Hon nappade direkt.

– Han sa att nu har man forskat på det här i 30 år, nu är det dags att få ut det. Och det var ett forskningsprojekt som kunde förbättra världen. Det är svårt att inte brinna för miljön, säger hon.

Så tillverkas Epishines solceller:

Först förses den tunna plastfilmen med en grafitblandning som ska fungera som solcellernas kontakter. Det görs i en stor tryckpress där flera olika ugnar torkar blandningen i olika temperaturer.

Därefter trycks halvledande och ledande vätskor på platsfilmen i olika omgångar i bestrykningsmaskinen. När vätskorna har torkat utgör de solcellernas aktiva lager (halvledare) och laddningstransportlager (ledare). Varje plastfilm förses med halva det aktiva lager som krävs i solcellen.

I lamineringsmaskinen pressas två remsor plastfilm ihop så att de aktiva lagren läggs emot varandra.

Epishine:

Grundades: 2016.

Grundarna: Olle Inganäs, Jonas Bergqvist, Mattias Josephson, Emma Woxlin, Thomas Österberg, Anders Elfwing.

Antal anställda: 16.

Nettomsättning 2018: 556 000 kronor.

Med på 33-listan: 2017, 2018 och 2019.

Linda Nohrstedt

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt