I over hundre år har solceller stort sett hatt én form: flate paneler. Nå utfordrer et japansk konsept denne normen. Teknologien Sphelar fra selskapet Kyosemi bygger på en enkel idé: Hvis sollys kommer fra flere retninger gjennom dagen, hvorfor må solceller være flate?
De tidligste forsøkene på solenergi la mye av premissene for hvordan paneler skulle se ut. Allerede i 1883 utviklet Charles Fritts en tidlig solcelle ved å belegge et lag av selen med et tynt metallag for å produsere strøm. Løsningen var banebrytende, men også stiv og i praksis best egnet der lyset treffer fra en relativt stabil retning. Ulempen var at et flatt panel ikke fanger inn lys like effektivt når solstrålene kommer skrått eller fra siden.
Grunnleggeren bak Sphelar, Nakata, begynte å stille spørsmål ved selve grunnformen. Hvis målet er å hente mest mulig energi fra omgivelsene, kan en kuleformet solcelle i teorien ta imot lys fra flere vinkler i løpet av dagen, uten at panelet må vinkles eller roteres.
Labtester pekte ifølge omtalen på at sollys i praksis treffer en overflate fra mange retninger, både direkte og via refleksjoner. Dette styrket ideen om at en sfærisk solcelle kan utnytte mer av lyset som faktisk finnes i miljøet, sammenlignet med en helt flat konstruksjon.
Utviklingen ble koblet til japansk forskning på mikrogravitasjon. Japan Microgravity Center, JAMIC, ble etablert i et ombygd gruvesjaktmiljø. Anlegget hadde blant annet en lang sjakt og et falltårn som kunne gi korte perioder med mikrogravitasjon, noe som gjør det mulig å studere materialer under forhold som ligner vektløshet.
I dette miljøet ønsket utviklerne å finne ut om smeltet silisium kunne danne jevne, perfekte kuler når tyngdekraften påvirker mindre. I et forsøk ble silisium plassert i en vakuumkapsel og sluppet i fritt fall i en dyp sjakt. Under fallet oppstår korte øyeblikk av mikrogravitasjon, og materialet kan smelte og krystallisere på en måte som kan gi en glattere, mer sfærisk form.
Neste utfordring var å få selve solcellen til å fungere på en buet flate. For at en solcelle skal produsere strøm effektivt, må den ha en P-N-overgang. Å lage en slik struktur på en krum overflate er mer komplisert enn på en flat wafer. Ved å bygge på kompetanse innen opto-halvledere skal Kyosemi ha klart å gjøre kulecellen praktisk gjennomførbar. Tidlige prototyper ble koblet i serie og kunne generere elektrisitet.
Resultatene ga grunnlag for videre satsing. Kyosemi etablerte et eget mikrogravitasjonslaboratorium i 1998 og tok i bruk navnet Sphelar. Deretter begynte selskapet å levere prøvepaneler til industrien. Ifølge omtalen møtte den uvanlige formen først skepsis, før flere gradvis aksepterte at kuleformede celler kan ha fordeler i enkelte bruksområder.
Konseptet har bidratt til å flytte oppmerksomhet fra formfaktoren vi er vant til, til spørsmålet om hvordan solenergi faktisk kan høstes mest effektivt i hverdagslige omgivelser. Dersom kuleceller kan produseres og integreres rimelig i ulike produkter og flater, kan det på sikt åpne for nye måter å utnytte solenergi på, utover tradisjonelle takmonterte paneler.
