Hon utvecklar hybridmaterial som kan effektivisera morgondagens solceller

15 mars 2023

Zhaojun Li har forskat på polymerer i Sverige och ultratunna 2D-material i England. Inom ÅForsks repatrieringsanslag för hon samman dessa två kompetensområden för att skapa ett strömledande hybridmaterial.

Hybridmaterialet som Zhaojun Li forskar om kan göra solceller mer klimatvänliga och kostnadseffektiva.

2D-material är omtalade för att vara både strömledande och ultratunna – en eftersökt kombination i elektroniska komponenter som kan bidra till att effektivisera elektroniska föremål och deras tillverkningsprocesser. Men att materialet bara är ett atomlager tjockt medför också att det har defekter, ofta beror de på att enstaka atomer saknas.

Det är här forskaren Zhaojun Li kommer in i bilden. Med hjälp av ett slags ledande polymerer vill hon reparera defekterna i 2D-materialet och utveckla ett nytt miljövänligt och högpresterande hybridmaterial som kan fungera som nästa generations halvledare. Hon har tilldelats ÅForsks repatrieringsanslag där hon i två års tid tilldelas en miljon kronor per år.

– Jag kommer att utveckla hybridmaterialet och undersöka om det kan fungera som ett kostnadseffektivt och miljövänligt alternativ till de material vi använder i dagens solceller. Men i praktiken kan hybridmaterialet användas i en rad andra applikationer, exempelvis digitalkameror, militärteknik som mörkerkikare och i röntgenteknik inom sjukvården. I princip alla föremål med halvledare kan dra nytta av min forskning, säger Zhaojun.

Solceller med bättre prestanda och grönare tillverkningsprocess

Vid tidpunkten för den här intervjun är Zhaojun bara några dagar in i projektet vid Uppsala universitet. Men resan började långt tidigare. 2014 kom hon till Chalmers för att göra sitt doktorandarbete med fokus på att ta fram en ledande polymer som kan fungera som en mer flexibel och billig lösning till det silikonbaserade material som används i dagens solceller.

Nu utvecklas proof-of-concept av dessa organiska solceller men för Zhaojun fortsatte karriären med en postdoc i Cambridge där hon specialiserade sig inom just 2D-material. Hennes gedigna kompetens inom dessa två skilda material har lett fram till den forskning som nu sker inom ÅForsks repatrieringsanslag.

– Organiska solceller har stor potential men också utmaningar som hybridmaterialet kan bidra till att lösa. Primärt handlar det om att öka livslängden och att få en mer hållbar tillverkningsprocess.

Livslängden kan öka tack vare 2D-materialets stabilitet och samspelet mellan materialen. Att tillverka dagens solceller kräver därtill mycket energi och kemikalier. Men även det lösningsmedel som krävs i tillverkningen av organiska solceller är giftigt.

– Målsättningen är att prestandan ska bli jämförbar med dagens solceller men att hållbarheten i processen förbättras avsevärt genom att exempelvis använda miljövänliga lösningsmedel och produktion i tryckpressar. Eftersom det går åt mindre mängd material för att få samma effekt blir det också mindre avfall. Jag siktar på att bidra till solceller med högre effektivitet, bättre prestanda och grönare tillverkningsprocess.

Viktigt att återvända

Om två år vill Zhaojun demonstrera hybridmaterialets användbarhet i solceller. Hennes forskning blir del i ett större sammanhang på Uppsala universitet.

– För mig var det viktigt att återvända till Sverige och komma till Uppsala universitets starka forskarmiljö. Här finns den särskilda utrustning jag behöver men framför allt forskargrupper som är verksamma inom närliggande områden. Det är en tillgång för mig och ett sammanhang där jag kan bidra med min kompetens för att driva forskningsfältet framåt, säger Zhaojun och fortsätter:

– Repatrieringsanslaget är otroligt betydelsefullt för att jag ska kunna etablera mig som forskare i Sverige.

Om ÅForsk repatrieringsanslag

ÅForsk repatrieringsanslag riktar sig till forskare som vill återetablera sig i Sverige som självständiga forskare efter en internationell vistelse på postdoktornivå. Just nu är en ny ansökningsomgång öppen för anslaget. Sista dag för ansökan är den 30 september. Läs mer här!