I over hundre år har solceller i praksis vært ensbetydende med flate paneler. Nå hevder det japanske selskapet Kyosemi at de har tatt et viktig steg i en annen retning: solceller som ikke trenger å være flate for å fungere. Løsningen kalles Sphelar, og bygger på en idé om at sollys treffer fra mange vinkler gjennom dagen.
De tidligste forsøkene med solceller går tilbake til 1880-årene. I 1883 skal Charles Fritts ha laget en tidlig solcelle ved å dekke en base av selen med et tynt metallag for å produsere strøm.
Slike konstruksjoner var stive og egnet når lyskilden var relativt stabil, men de hadde en tydelig begrensning: Et flatt panel fanger ikke lys like effektivt når solen står lavt eller lyset kommer fra ulike retninger.
Grunnleggeren bak Kyosemis Sphelar-prosjekt, Nakata, stilte derfor et grunnleggende spørsmål: Hvorfor må solceller være flate? Tanken var at en kuleformet solcelle i større grad kunne ta imot lys uansett innfallsvinkel, og dermed utnytte mer av tilgjengelig sollys i løpet av en dag.
Laboratorietester viste ifølge prosjektbeskrivelsen at lys kan treffe en overflate fra mange retninger, og at en buet form i teorien kan fange mer lys enn en plan flate under varierende lysforhold. Dette ble utgangspunktet for videre arbeid med kuleformede celler.
I Japan ble det også lagt til rette for mer spesialiserte tester. Japan Microgravity Center, JAMIC, ble etablert som et anlegg for mikrogravitasjonsforsøk i en ombygd gruvesjakt. Der fantes en rundt 710 meter lang tunnel med en droppfasilitet som kunne gi korte øyeblikk av nær vektløshet.
Forskerne ønsket å undersøke om smeltet silisium kunne danne mer perfekte kuler i et miljø med mikrogravitasjon. I et forsøk ble silisium plassert i en vakuumkapsel og sluppet i fritt fall i en om lag 500 meter lang sjakt.
I løpet av fallet oppstår korte perioder med mikrogravitasjon, som skal ha gjort det mulig å smelte og krystallisere materialet slik at det fikk en jevnere, mer kuleformet struktur.
En av de store utfordringene var likevel å få til en fungerende P-N-overgang på en krum overflate, noe som er sentralt i vanlige solceller. Ved å bruke kompetanse fra opto-halvlederteknologi skal Kyosemi ha klart å omsette ideen til prototyper som kunne kobles i serie og produsere elektrisitet.
Konseptet med en kuleformet solcelle handler i praksis om å kunne hente energi fra flere vinkler samtidig. Der flate paneler ofte optimaliseres for en bestemt retning, er målsettingen her å redusere behovet for presis innretting mot solen, spesielt i situasjoner der lysforholdene endrer seg raskt eller hvor paneler ikke kan monteres ideelt.
De første resultatene ga ifølge selskapet grunnlag for raskere utvikling. Kyosemi åpnet et eget mikrogravitasjonslaboratorium i 1998 og tok navnet Sphelar i bruk for teknologien.
Deretter begynte de å levere prøver til industrien. Selv om markedet i starten var skeptisk til et så annerledes design, skal interessen gradvis ha økt etter hvert som konseptet ble mer forstått.
Kyosemi og Nakata-teamet presenterer dette som et eksempel på hvordan etablerte sannheter kan utfordres når man tar utgangspunkt i hvordan naturen faktisk oppfører seg. Fornybar energi forbindes ofte med standardiserte løsninger, men arbeidet med kuleformede solceller viser at også formen på selve solcellen kan være et område for innovasjon.
