Ingoter av silisiumkrystaller
Disse vakre sylinderne er såkalte ingoter; krystaller av silisium. Disse "dyrkes fram" i krystalltrekkere. Slike krystaller er en av de viktigste komponentene i blant annet solceller. Foto: Shutterstock

Fikk forskningspris for sitt digitale veksthus for krystalldyrking

Solceller må være så feilfrie og rene som mulig skal de yte maksimalt. Nå har et forskerteam fått pris for sin programvare som lar oss dyrke og observere krystallvekst helt ned på atomskala. Forskningen er også publisert i det prestisjetunge tidsskriftet Nature.

SINTEFs-forskerne Duncan Akporiaye og Bjørnar Arstad mottok denne uken den prestigefylte Horizon-prisen fra the Royal Chemistry Socitety (RCS), et av de fremste nettverkene innen kjemiforskning. Prisen er forbeholdt forskningsbidrag som RCS anser som «cutting edge» innenfor kjemiforskning, og der forskningsresultatet baner vei for nye muligheter og forskning på fagfeltet.  

Sammen med en rekke internasjonale forskere har Duncan og Arstad utviklet et simuleringsverktøy som lar oss studere og lage modeller av krystallvekst, både på makro- og nanonivå. Programvaren har fått navnet CrystalGrower, og er et resultat av flere års samarbeid mellom SINTEF og universitetet i Manchester, partnere fra Italia, Russland og Australia.

Duncan Akporiaye i SINTEF.

– Vi har et ekstremt hardtarbeidende team som har opprettholdt lidenskap for et prosjekt som kan få enorm innvirkning på måten kjemikalier brukes på, og som kan forbedre produktene innen en rekke internasjonale næringer, sier professor Mike Anderson fra University of Manchester, som har ledet arbeidet.

Hvorfor er denne innsikten så viktig? Jo, fordi krystallene har alt å si for materialers egenskaper og ytelse.

Bjørnar Arstad i SINTEF.

Orden i rekkene øker effekten i solceller

Krystaller dannes når atomer eller molekyler «stables» i et velordnet, tredimensjonalt gitter. Atomene stables omtrent slik appelsiner gjør i butikken. Stables de med presisjon kan en stable mye på mindre plass. Men det kan oppstå feil i form av urenheter eller feil i disse gitrene. Da kan stabelen kollapse eller bli ødelagt.

–  Med CrystalGrower kan vi simulere hvordan krystallene vokser på atomnivå, slik at det blir mulig å analysere innsiden av krystallen. Da kan vi se om den er «perfekt» eller om den har masse «feil». Kunnskapen kan også brukes til å justere hvordan krystallene  produseres best mulig.

Målet er å redusere antall krystallfeil og forhindre at andre faktorer svekker krystallene eller endrer egenskapene til materialet.