STEK on myöntänyt rahoitusta hankkeelle, jonka tavoitteena on kehittää maailman ensimmäiset halidiperovskiittiaurinkokennot atomikerroskasvatuksella eli ALD-menetelmällä. Kyseessä on kansainvälisestikin ainutlaatuinen tutkimushanke.
Aurinkoenergian merkitys sähköntuotannossa kasvaa nopeasti, ja samalla tarvitaan uusia ratkaisuja energian tuotannon tehostamiseksi. Perinteiset piihin perustuvat aurinkokennot ovat kestäviä ja pitkäikäisiä, mutta niiden hyötysuhteen merkittävä parantaminen edellyttää uusia teknologioita. Yksi lupaavimmista ratkaisuista on tandemaurinkokenno, jossa pii yhdistetään toiseen valoa tehokkaasti absorboivaan materiaaliin.
Tarvitaan teollista skaalautuvuutta
Hanke vastaa yhteen aurinkosähkön tulevaisuuden keskeisimmistä kysymyksistä: miten erittäin korkeaa hyötysuhdetta tarjoavat perovskiittiaurinkokennot voidaan valmistaa teollisesti skaalautuvalla tavalla. ALD-menetelmään perustuva valmistus mahdollistaa tasalaatuisten ja ohuiden kalvojen tuottamisen suurille pinnoille, mikä on edellytys teknologian laajamittaiselle hyödyntämiselle.
Yhdistämällä ALD-menetelmällä valmistetut halidiperovskiitit piipohjaisiin aurinkokennoihin hanke voi avata tien entistä tehokkaampiin tandemaurinkokennoihin ja suurempaan sähköntuotantoon pinta-alaa kohden. Tutkimus tukee aurinkoenergian kasvavaa roolia sähköjärjestelmässä ja uusiutuvan energian kustannustehokasta käyttöönottoa.
Tandemrakenteet mahdollistavat auringonvalon laajemman hyödyntämisen ja selvästi suuremman energiantuoton pinta-alaa kohden kuin yksimateriaalikennoissa. Erityisen kiinnostava materiaali on halidiperovskiitti, jolla on jo saavutettu erittäin korkeita hyötysuhteita sekä yksiliitoskennoissa että piin kanssa yhdistetyissä tandemkennoissa. Lisäksi perovskiittimateriaalien raaka-aineet ovat edullisia ja hyvin saatavilla.
Helsingin yliopiston kemian osaston HelsinkiALD-tutkimusryhmä on jo kehittänyt maailman ensimmäiset halidiperovskiittien ALD-prosessit. Seuraava askel on selvittää, miten näillä menetelmillä valmistetut materiaalit toimivat aurinkokennoissa.
Miksi rahoittajana on juuri STEK?
Hanke edistää pitkän aikavälin ratkaisuja aurinkosähkön tehokkuuden ja skaalautuvuuden parantamiseksi. Tutkimus kohdistuu teknologiaan, jolla on potentiaalia merkittävästi lisätä aurinkoenergian energiantuottoa ja tukea sähköjärjestelmän puhdasta murrosta.
Hanke yhdistää huipputason perustutkimuksen ja tulevaisuuden sähköntuotannon kannalta keskeiset sovellukset. Se vastaa STEKin tavoitteeseen vauhdittaa vaikuttavia, ei-kaupallisia ratkaisuja, jotka tukevat energiajärjestelmän kestävyyttä, teknologista kehitystä ja yhteiskunnallista hyötyä. Kansainvälinen tutkimusyhteistyö vahvistaa samalla suomalaisen osaamisen näkyvyyttä aurinkoenergian tulevaisuuden ratkaisuissa.
Hankkeessa tutkitaan sekä yksiliitosaurinkokennoja että piin ja perovskiitin yhdistäviä tandemaurinkokennoja. Projekti käynnistyy keväällä 2026, ja sen ensimmäinen vaihe kestää kuusi kuukautta. Lupaavien tulosten myötä hanketta voidaan jatkaa vielä 12 kuukauden jatkojaksolla.
Hanke toteutetaan Helsingin yliopiston ja Berliinissä toimivan Helmholtz-keskuksen yhteistyönä, joka on Euroopan johtavista aurinkoenergian tutkimuslaitoksista.
Vastuuhenkilö: Marianna Kemell, Helsingin yliopisto
