Forskning inom SOLVE kan göra solenergisystem snabbare och enklare att underhålla

Majid Salari, som ursprungligen kommer från Iran, flyttade till Sverige 2023 och ingår nu i en forskargrupp inom fysik i Karlstad. Hans arbete fokuserar på sammankoppling av solceller och felavkänning – områden som kan förbättra produktionen, övervakningen och underhållet av solenergisystem avsevärt.

– Min forskning fokuserar på hur solcellerna är sammankopplade i moduler. Även om varje enskild cell är av hög kvalitet beror modulens totala prestanda på hur väl cellerna är sammankopplade.

Dessa förbindelser är avgörande. Bristfälliga anslutningar kan minska verkningsgraden, orsaka defekter och förkorta solpanelens livslängd. För att bättre förstå dem kombinerar forskarteamet elektriska och optiska mätmetoder. De analyserar även tvärsnitt av cellerna med hjälp av specialutrustning för att undersöka hur de olika skikten är sammanfogade.

En av de mest lovande metoderna i gruppens arbete är användningen av en teknik som kallas dagsljusfotoluminescens. Enkelt uttryckt kan konceptet beskrivas så här: när solceller utsätts för solljus absorberar de inte bara ljus – de avger också en extremt svag ljussignal.

– Signalen som avges är mycket svag, men med högkänsliga kameror kan vi fånga upp den och använda den för att upptäcka defekter i cellerna.

Intensiteten hos det här svaga ljuset varierar beroende på solcellens skick. Defekta områden avger ljus på ett annat sätt än friska, vilket gör det möjligt för forskarna att skapa detaljerade bilder som avslöjar dolda problem. Medan denna teknik har använts i laboratoriemiljöer i åratal arbetar teamet nu med att överföra den till verkliga förhållanden – närmare bestämt solparker utomhus.

• Den största tekniska utmaningen ligger i att isolera den svaga fotoluminescenssignalen från det överväldigande ljuset från direkt solljus.

Forskare världen över undersöker olika lösningar. Vissa använder optiska filter som endast släpper igenom specifika våglängder av ljus till kameran. Andra förlitar sig på elektriska omkopplingstekniker. Teamet i Karlstad arbetar med den elektriska metoden. Den metoden går ut på att snabbt växla solcellerna mellan olika driftlägen samtidigt som två bilder tas. Genom att subtrahera den ena bilden från den andra kan forskarna isolera det fotoluminescerande signalen.

– Hittills har vi testat detta framgångsrikt i labbet med vitt LED-ljus. Nästa steg är att vidareutveckla tekniken och testa den utomhus i naturligt solljus.

Om det lyckas kan metoden förändra hur stora solparker underhålls. Idag kräver identifiering av defekta solceller ofta att man tar paneler ur drift och transporterar dem till laboratorier för analys. Fotoluminescens i dagsljus skulle kunna ändra på det.

– Metoden skulle vara snabb, icke-invasiv och icke-destruktiv. Vi skulle kunna ta bilder av hela solparker medan de är i drift och snabbt identifiera problematiska celler. Det skulle göra det möjligt för underhållsteam att upptäcka fel tidigare, byta ut skadade komponenter mer effektivt och i slutändan förbättra solenergisystemens totala prestanda.

Om Majid

Majids intresse för solenergi började med en masterexamen i elektroteknik i Iran. Under studietiden anslöt han sig till en forskargrupp inom halvledarteknik som arbetade med solceller, där han utvecklade expertis inom både elektronik och halvledarfysik.

– Solceller befinner sig i skärningspunkten mellan elektronik och fysik. Den kombinationen gjorde området särskilt intressant för mig.

Medan hans tidigare arbete fokuserade på solceller som färdiga enheter, tar hans nuvarande forskning vid Karlstads universitet en djupare titt på materialen inuti cellerna och hur deras struktur påverkar prestandan. För Majid sträcker sig motivationen bakom solcellsforskningen bortom akademisk nyfikenhet.

– Det vi gör i labbet kan ha en direkt inverkan på världen. Även mycket små förbättringar i effektivitet kan få en enorm global effekt om de används i stor skala.

Denna idé – att små framsteg i laboratoriet kan bidra till att lösa globala energiutmaningar – är det som fortsätter att driva Majidsatt forska vidare på området.

Marie Kofod-Hansen
Energiforsk