Återvinningsbara solceller kan bli framtidens energilösning

I takt med att elanvändningen ökar globalt, inte minst på grund av utvecklingen av AI och elektrifierade transporter, blir behovet av hållbara energilösningar allt mer akut. Solenergi har länge setts som en av de mest lovande förnybara energikällorna, men traditionella kiselsolceller har en allvarlig nackdel: de saknar effektiva återvinningsmetoder. Detta har lett till ett växande problem med elektronikavfall från gamla solpaneler.

– I dagsläget finns det ingen effektiv teknik för att ta hand om avfallet från kiselsolceller. Därför hamnar gamla solpaneler på soptippen. Det blir stora berg med elektronikavfall som det inte går att göra något med, säger Xun Xiao, postdok vid institutionen för fysik, kemi och biologi, IFM, Linköpings universitet, LiU.

En av de mest lovande teknikerna för nästa generations solceller är gjorda av materialet perovskit. De är relativt billiga och enkla att tillverka, men också lätta, flexibla och genomskinliga. De kan placeras på en rad olika underlag, inklusive fönster, och har en verkningsgrad på upp till 25 procent, vilket är jämförbart med dagens kiselsolceller. Dock har deras kortare livslängd gjort återvinning till en central fråga.

– Det finns många företag som vill få ut perovskitsolceller på marknaden redan nu, men vi vill gärna undvika ett till sopberg. I det här projektet vi utvecklat en metod där alla delar går att återanvända i en ny perovskitsolcell utan att prestandan blir sämre i den nya, säger Niansheng Xu, postdok vid IFM.

Traditionellt används det giftiga och potentiellt cancerogena ämnet dimetylformamid för att demontera perovskitsolceller. Men Linköpingsforskarna har lyckats ersätta detta med vatten som lösningsmedel, vilket gör processen betydligt mer miljövänlig.

Genom den nya metoden kan alla delar av en perovskitsolcell återvinnas: täckglas, elektroder, perovskitlager och laddningstransportlager. Det mest anmärkningsvärda är att den återvunna solcellen bibehåller sin ursprungliga effektivitet.

Traditionellt används det giftiga och potentiellt cancerogena ämnet dimetylformamid för att demontera perovskitsolceller. Men Linköpingsforskarna har lyckats ersätta detta med vatten som lösningsmedel, vilket gör processen betydligt mer miljövänlig.

Genom den nya metoden kan alla delar av en perovskitsolcell återvinnas: täckglas, elektroder, perovskitlager och laddningstransportlager. Det mest anmärkningsvärda är att den återvunna solcellen bibehåller sin ursprungliga effektivitet.

– Vi måste ha återvinning i åtanke redan vid utvecklingen av ny teknik. Om vi inte vet hur vi ska återvinna en solcell innan vi sätter den på marknaden, bör vi inte sätta den på marknaden alls, säger professor Feng Gao vid Linköpings universitet.

Forskarna har ansökt om patent för metoden och arbetar nu på att skala upp den för industriell tillverkning. På lång sikt kan tekniken bana väg för en mer hållbar global energiproduktion, där solceller inte längre blir en belastning för miljön vid slutet av sin livscykel.

Studien har finansierats av bland annat Knut och Alice Wallenbergs stiftelse och Energimyndigheten.