Lätta Innovativa Material för Effektiva Solcellsmoduler (LIMES)

• Utvinning av solenergi genom solceller är en lovande teknik för att öka andelen förnyelsebara energikällor både nu och i framtiden. Glas till solceller är en betydande del av kostnaden och en nödvändighet att utveckla för att öka livslängden och minska priset per utvunnen watt. I LIMES har man studerat dels att tillsätta optiskt aktiva komponenter som absorberar skadligt UV ljus och samtidigt konverterar det till synligt ljus som i sin tur kan konverteras till energi i solcellerna. Därmed är vinsten tvåfaldig, ökar både livslängden och effektiviteten med upp till 4%. Vidare har det studerats hur man kan optimera de mekaniska och kemiska egenskaperna av glas för att kunna öka den mekaniska och kemiska livslängden, detta genom att optimera glassammansättningen. Man har inom projektet visat att motstånd mot sprickbildning av en ny sammansättning ökar med en faktor 3 och att den kemiska resistensen ökar med en faktor 4. Termo-kemisk härdning av glas har demonstrerats i labskala som ger upphov till minst lika stor härdningsgrad samt ökar motstånd mot sprickbildning med en faktor 2. Det möjliggör användning av tunnare glas och därmed betydligt lättare solceller. Glasytans sammansättning modifieras signifikant genom att öka halten aluminiumoxid och det ger upphov till de förbättrade egenskaperna. Den termo-kemiska behandlingen ökar vattens kontaktvinkel mot glasytan vilket bidrar till ett självrengörande glas. Multifunktionella ytor på glas som är både antireflektiva och självrengörande har studerats genom två olika angreppssätt, nanostrukturerad ytmodifiering och porösa antireflektiva beläggningar med fotokatalytisk nedbrytningsförmåga. Nanostrukturerade glasytor ger upphov till en ökad ljusspridning och kan på så vis effektivt guida ner diffust ljus till solceller och samtidigt ändra vattens kontaktvinkel mot glaset. LIMES-koncepten har demonstrerats genom kvantitativa mätningar och tillverkande av små kiselsolcellsmoduler. Projektet har stått för att öka potentialen för kommersialisering ifrån TRL (Technology Readiness Level) nivå 2-4 till 4-6. Man undersöker i det närmaste hur man kan skala upp planglastillverkning för att kunna ta nästa steg mot kommersialisering.

• Extraction of solar energy through solar cells is a promising technology for increasing the share of renewable energy sources, both now and in the future. Glass for solar cells is a significant part of the cost, and a necessity to develop to increase life expectancy and reduce the cost per watt recovered. In the LIMES project have adding optically active components been studied, these absorb harmful UV light and simultaneously converts those UV photons into visible light, which in turn can be converted into energy in solar cells. Thus, the profit is twofold, increasing both the lifetime and efficiency by up to 4%. Further, it has been studied how to optimize the mechanical and chemical properties of glass by optimizing the glass composition in order to increase the mechanical and chemical lifetime. It has shown that resistance to cracking of the new composition increases by a factor of 3 and that the chemical resistance is increased by a factor of 4. Novel thermo-chemical strengthening of glass has been demonstrated in the lab and giving rise to at least equal strengthening level and increases the crack resistance by a factor of 2. It enables the use of thinner glass and thus significantly lighter photovoltaic modules. In the thermo-chemical strengthening process, the glass surface composition is modified significantly by increasing the content of aluminum oxide and thus gives rise to improved properties. The thermo-chemical treatment increases the glass surface contact angle of water, which contributes to a self-cleaning glass. Multifunctional glass surfaces that are both anti-reflective and self-cleaning have been studied by two different approaches, nanostructured surface modification and porous antireflective coatings with photocatalytic degradation ability. Nanostructured glass surfaces gives rise to an increased light scattering and can thus effectively guide diffused light to the solar cells and simultaneously change the glass contact angle with water. The LIMES-concept has been demonstrated by quantitative measurements and manufacturing of small silicon photovoltaic modules. The project has significantly increased the potential for commercialization by increasing the TRL (Technology Readiness Level) level from 2-4 to 4-6. Investigations on how to scale up manufacturing flat glass in order to take the next step towards commercialization is on-going.

Ämnesord

TEKNIK OCH TEKNOLOGIER  -- Materialteknik (hsv//swe)

ENGINEERING AND TECHNOLOGY  -- Materials Engineering (hsv//eng)

Nyckelord

Solenergi

Täckglas

Transmittans

Effektivitet

Anti-reflektans

Härdat glas

Publikations- och innehållstyp

vet (ämneskategori)

rap (ämneskategori)