Forskerne ved University of Michigan har ladet sig inspirere af den japanske papirklip teknik kaldet kirigami og har fremstillet bøgelige solceller, som kan strækkes og vrides i retning af Solen.

På den måde kan solcellernes effekt øges med op til en halv gang uden brug af tunge mekanismer, som drejer hele solcellepanelet

»Jeg er meget fascineret af dette tilsyneladende enkle koncept,« skriver Erik Stensrud Marstein i en email til forskning.no. Han er forskningsleder ved Instituttet for Energiteknik i Norge.

»Det er let at forestille sig de mange interessante muligheder, der skabes ved at vinkle panelerne, samtidig med at der laves åbninger, hvor lyset kan komme ind - og det gælder for både facade og tag-monterede systemer,« fortsætter han.

Paneler øger solcellernes effekt

Solceller lagrer mest strøm, hvis de peger direkte mod Solen. Der findes paneler, der styres af motorer, som drejer dem i den rigtige retning.

I studiet, som er publiceret i Nature Communications, konkluderer forskerne, at sådan en mekanisme kan øge effektiviteten med mellem 1/5 og knap 1/2 gang.

Alligevel er motoriserede paneler ikke så almindelige.

Konventionelle paneler er dyre og tunge

Bevægelige dele gør panelerne dyre at installere og dyre i drift. Det er nødvendigt at hæve panelet fra overlaget for at få plads til aksler og motorer.

»Et solcellepanel, der er løftet op fra underlaget, kan i stærk vind fungere som et sejl og ruske godt og grundigt i et eventuelt ophæng,« skriver Marstein og tilføjer:

»Desuden øger man både vægten og bekostningen, når man benytter skruer og akser.«

Et solcellepanel, der er løftet op fra underlaget, kan i stærk vind fungere som et sejl og ruske godt og grundigt i et eventuelt ophæng. Desuden er de både tungere og dyrere både i drift, og montering og er meget æstetisk dominerende. (Foto: Raysonho @ Open Grid Scheduler / Grid Engine, Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0)

Drejbare paneler skal monteres med afstand imellem og er meget æstetisk dominerende. Derfor ses de ifølge Marstein ikke så ofte på hustagene.

Stræk og vrid til dobbelt så stor vinkel

Forskerne fra University of Michigan har ladet sig inspirere af den japanske papirkunst kirigami. Kirigami minder om origami, men hvor man i origami udelukkende folder papiret, klipper man ved kirigami også i papiret.

Forskerne monterede bøjelige solceller fremstillet af galliumarsenid (GaAs) på et underlag af plaststoffet Kapton. Arket bestod af flettede, parallelle spalter, som, når det blev strukket, fik båndene med solcellerne til at vride sig.

Forskerne kunne til og med styre, hvilken vej båndene vred sig ved at hæve den ene eller den anden ende af arket, før de trak. På den måde kunne båndene vride sig over en dobbelt så stor vinkel og dække mange forskellige solhøjder over horisonten.

For at følge Solens færd fra øst mod vest var det bare et spørgsmål om at rotere hele arket.

Kan bøjes og strækkes tusindvis af gange

Forskerne afprøvede systemet i laboratoriet med en standard lyskilde. Derefter udregnede de, hvor effektive de bøjelige solceller var i forhold til et drejbart fladt panel.

De fandt, at de bøjelige paneler var næsten lige så gode til at følge Solen som de flade paneler. Årsagen til, at de ikke var helt lige så gode, var blandt andet, at båndene indbyrdes skyggede lidt for hinanden.

Forskerne undersøgte også, om gentagne bøjninger af solcellerne sled på materialet. De fandt, at de ved at justere spalternes længde og på afstanden mellem dem kunne bevare næsten hele bøjeligheden - selv efter tusind bøjninger.

Panelerne kan gøres endnu bedre

Ved at benytte et andet underlag end Kapton kan man endda forbedre metoden endnu mere, skriver forskerne i undersøgelsen.

Kirigami-solpanelerne er ikke bare billigere at producere og montere, de kan også bruges til mobile løsninger og ude i verdensrummet, lyder forslaget fra forskerne i Nature Communications.

Her kan du downloade et ark, som du selv kan prøve at klippe i, enten i pdf-format eller i Word. Se også videoen, der forklarer, hvordan arket bruges.

© forskning.no Oversat af Stephanie Lammers-Clark