Forskare vid Umeå universitet har utvecklat hållbara ytbeläggningar som kan förbättra solfångares prestanda och därmed bidra till att göra solvärme till ett mer konkurrenskraftigt energialternativ. Genom att använda material i nanoskala och tillverkningsmetoder som är relativt enkla att anpassa för industrin, har tekniken potential att bli mer effektiv och tillgänglig.
– Solvärme har stor potential att bidra till den gröna omställningen, inte minst som källa till industriell processvärme. Men tekniken måste bli ännu mer konkurrenskraftig för att få ett bredare genomslag, säger Erik Zäll, doktorand i experimentell fysik på Företagsforskarskolan vid Umeå universitet.
I sin avhandling undersöker han hur optiska ytbeläggningar – tunna skikt som påverkar hur ljus interagerar med en yta – kan anpassas för att förbättra både verkningsgrad och hållbarhet i solfångare. Arbetet fokuserar på två centrala delar: täckglaset som släpper igenom solljuset och receivern som absorberar ljuset och omvandlar det till värme.
För täckglaset har Erik Zäll utvecklat en antireflekterande beläggning av kiseldioxid med små, hexagonalt ordnade porer. Genom att justera porernas storlek och beläggningens tjocklek har ljusgenomsläppet förbättrats, samtidigt som beläggningen visat sig tåla repor, smuts och fukt bättre än tidigare lösningar.
När det gäller receivern presenteras två olika ytbeläggningar i avhandlingen. Den ena är en elektropläterad kobolt-krombeläggning som absorberar ljus tack vare sin ytkonstruktion och som tillverkas med en typ av krom som har lägre miljöpåverkan än traditionella alternativ. Den andra är en kompositfilm av kolnanorör och kiseldioxid som appliceras med hjälp av ultraljudsteknik på värmebehandlat rostfritt stål. Värmebehandlingen ger stålet ett tunt oxidskikt som förbättrar både optiska egenskaper och tålighet.
Båda beläggningarna är utformade för att absorbera solljus effektivt och samtidigt minimera värmeförluster. De tillverkas med metoder som bedöms vara kostnadseffektiva och möjliga att använda i större skala.
Forskningen har genomförts i samarbete med det svenska solenergibolaget Absolicon Solar Collector och anpassats för deras solfångarteknik. Arbetet har resulterat i två patentansökningar och skulle framöver kunna bidra till förbättrad prestanda i företagets produkter.
– Vårt arbete visar att det går att kombinera hållbarhet, kostnadseffektivitet och hög prestanda i optiska beläggningar – en nyckel för att solvärme ska kunna konkurrera med fossila alternativ även i stor skala, säger Erik Zäll.
