Tor Olav Sunde (til venstre) er på en lab hvor NTNU gjør Røntgendiffraksjon. XRD(X-Ray Diffraction) er en veldig enkel og effektiv teknikk for å bekrefte at tynnfilmen er blitt dannet og at den har den riktige krystallstrukturen. (Bilde: Ingvil Snøfugl)

TCO-FILM

Slik skal han gjøre solceller mer effektive

Tynnfilmene

  • Tynnfilmene er ca. 100 nm tykke og gjennomsiktige og kan ikke sees med det blotte øyet.
  • Den høye ledningsevnen til TCO-lagene gjør at de kan brukes som kontaktmaterialer for å frakte strømmen som blir dannet i solcellen ut til kretsen.
  • Laget er også gjennomsiktig og gjør at det ikke dannes skyggeområder, sånn som man får med metallkontakter. Alt lyset kan dermed treffe solcellen for så å kunne danne mer strøm.

For at solceller skal kunne forbedre de globale energi- og miljøproblemene, må effektiviteten opp og prisen ned. Tor Olav Sundes forskning kan bidra til å løse problemet.

– Jeg har funnet en enklere, billigere og mer miljøvennlig våtkjemisk måte å produsere­ TCO-filmer med høy kvalitet på en reproduserbar måte. Det som skiller min metode fra andre våtkjemiske måter er at det brukes vann som løsningsmiddel. Det er verken dyrt, brannfarlig eller helseskadelig. Min metode gjør det også enkelt å oppskalere til industriell skala, sier Sunde.

Les også: Skal lagre store mengder energi i betong

Gjennomsiktig materiale

Sunde fullførte nylig sin doktorgradsavhandling ved NTNU og er i dag postdoc ved prestisje­universitetet Northwestern University­ i Chicago­.

TCO-materialer har den unike kombina­sjonen at de er både gjennomsiktige og kan lede strøm, og er mye i bruk i solceller, flatskjermer, energieffektive vinduer (smarte vinduer som kan tunes for hvor mye lys de slipper gjennom) og smarte displayer/berøringsskjermer.

Utfordring­en i dag er at metodene som brukes i industrien for å lage tynnfilmer er svært kostbare.

– For at TCO-materialene skal bli gjennomsiktige, må de deponeres som veldig tynne lag. Problemet er at de fysikalske metodene som vanligvis brukes i industrien for å lage slike tynnfilmer er veldig dyre og krever dyrt og komplekst utstyr. Det er for eksempel nødt til å være vakuum i deponeringskammeret, hvilket gjør det veldig tungvint å deponere filmer på store substrater. Alle disse ulempene kan man unngå hvis man bruker våtkjemiske metoder, sier forskeren.

Årsaken til at disse våtkjemiske metodene ikke brukes industrielt i dag, er at kvaliteten på tynnfilmene ofte ikke blir veldig god, og at det kreves at man bruker dyre, helseskadelige og lite miljøvennlige kjemikalier.

Les også: Antall norske solenergiselskaper har doblet seg siden 2005

Kartlegger egenskapene: Tor Olav Sunde måler ledningsevnen til tynnfilmene. Ledningsevnen er kanskje den aller viktigste parameteren for TCO-filmer. Ledningsevneutstyret kan plasseres i en tett ovn slik at ledningsevnen kan måles ved høye temperaturer og i forskjellige gassatmosfærer. Utstyret er bygget og designet av forskningsgruppa ved NTNU. Her sammen med professor og tidligere veileder ved NTNU, Tor Grande. Ingvil Snøfugl

Headhuntet til USA

– Ledningsevnen til våre filmer er bedre enn alle andre rapporterte verdier for tynnfilmer laget av vanlige løsninger, og er nesten like god som de aller beste rapporterte verdiene for TCO-filmer. Med andre ord har vi utviklet en metode som utnytter fordelene med de våt­kjemiske metodene. Det vil si at de er betydelig billigere og enklere enn de fysikalske metodene. Samtidig som vi har unngått ulempene, som er at kvaliteten på filmene blir dårlig og at de er miljøfarlige/helseskadelige og vanskelige å oppskalere, sier Sunde, som ble headhuntet til prestisjeuniversitetet direkte etter fullført doktorgrad ved NTNU i Trondheim i høst.

– Det er veldig stas for meg som professor og veileder, og ikke minst for NTNU, at en av våre forskere får et slikt tilbud. Det sier litt om kvaliteten på det arbeidet som er blitt gjort, sier professor ved NTNU, Tor Grande.

Les også: Her er Norges største solfangeranlegg

Stadig mer solcellestrøm

Tor Olav Sunde stortrives i USA sammen med en gjeng forskere som har 10 til 15 års erfaring med nettopp tynnfilmteknologi. For Norge har lenge vært i front når det gjelder utvikling av solcelleteknologi. Det samme har USA og Japan, mens Kina og andre land i Østen har tatt seg av produksjonen.

Bare siden 2009 har produksjonen av solceller på verdensbasis økt med cirka 30 prosent i året, og forskerne tror at de fleste næringsbygg i Norge også snart vil ta i bruk solceller.

– For å oppnå energieffektive nullutslippshus er solceller helt avgjørende. Det er vanskelig å se for seg fremtidens hus uten solceller, sier Sunde.

NTNU satser hardt på forskning på tynnfilmteknologi, og de deltar dermed i konkurransen om å utvikle teknologien fremtidens solceller vil bestå av. For dagens solceller er fortsatt for dyre.

– Det jobbes verden over med å få prisen ned og effektiviteten opp på solceller. TCO-materialer er viktige i nesten alle fremtidens solceller, sier den unge og lovende forskeren.

– Verden trenger solceller, billige solceller, og den teknologiske utviklingen som skjer for å utvikle disse kan ses på som en månelanding. Hvem som lander først, er det store spenningsmomentet, avslutter Tor Grande, professor ved NTNU.

Les også:

Ny type solceller kan forlenge batterilevetiden på telefoner  

Skal bygge verdens største batteri  

Googles solvarmekraftverk har startet opp