Palkittu sähkötekniikan professori Hele Savin uskoo, että aurinkoenergia tulee pian ja ryminällä. Hänen tutkimusryhmänsä auttaa kehittämään entistä tehokkaampia aurinkokennoja nanotekniikan avulla.

Sähkötekniikan professori Hele Savin seuraa läheltä aurinkoenergiaratkaisujen kehitystä, mutta välillä alan kehitysvauhti ällistyttää häntäkin. Viimeksi yllätti tieto, että Australiassa aurinkoenergian hinta ilman mitään tukia on jo halvempi kuin pelkkä sähkön siirtohinta.

”Aurinkoenergian yleistymiseen ei tarvita enää mitään suurta teknologista läpimurtoa, vaan kaikki lähtee teknologian hinnasta. Kun se on riittävän alhainen, aurinkoenergia vain tulee todella ryminällä, ihan samalla tavoin kuin älypuhelin ja muut digi-innovaatiot ovat tulleet”, sanoo Savin.

Savin on nanotekniikan tutkija, joka osallistuu tähän mullistukseen tutkijaryhmänsä kanssa. Ryhmän innovaatioiden avulla syntyy entistä tehokkaampia aurinkokennoja.

”Olemme tutkineet paljon valon heijastumista kennojen pinnasta. Jos saamme tehtyä nanokuvioita piihin, kennot eivät heijasta niin paljon, vaan saamme kaapattua enemmän valoa”, Savin kuvaa.

aurinkoenergia
Hele Savinin ryhmä tutkii piiaurinkokennoja, jotka hallitsevat aurinkokennomarkkinoita yli 90 prosentin osuudella. Keksintöjä on helpompi kaupallistaa kun markkinat ja toimijat ovat jo olemassa. Kuvassa on monikiteinen piiaurinkokenno.

Savinille insinööritieteet olivat luonnollinen urasuunta nuoresta asti. Silloinen Teknillisen korkeakoulun sähköosasto valikoitui koulutussuunnaksi, koska Nokia oli tuolloin nosteessa ja mikroelektroniikka täynnä kiinnostavia haasteita

Älypuhelimet ja muut elektroniset vempaimet ovat sen jälkeen kehittyneet huimaa vauhtia. Yksi kehityksen edellytyksistä on, että yhä pienempiin osiin pystytään pakkaamaan yhä enemmän tietoa.

”Ennen transistorit olivat mikrometrin kokoluokkaa. Nykyisin mennään vielä pienempiin dimensioihin ja saadaan samalla näkyviin uudenlaisia ilmiöitä ja saadaan aikaan mielenkiintoisia asioita.”

Savinin mukaan mikropiirit alkavat jo nimestään huolimatta olla kooltaan nanoluokkaa. Sen sijaan esine, jonka markkinointimiehet ovat ristineet nano-sim-kortiksi, ei suinkaan edusta nanotekniikkaa.


”Läpimurtoon riittää, että aurinkopaneelit katolla ja Teslan seinäakut ovatkin halvempia kuin ydinvoima.”

Suomessa muut uusiutuvan energian muodot, kuten biopolttoaineet, ovat olleet aurinkoenergiaa vahvemmin esillä sekä julkisessa keskustelussa että kehittämistukia jaettaessa. Savinin mukaan tilanne alkaa kuitenkin tasaantua.

”Olemmehan me kyllä tulleet jälkijunassa muuhun maailmaan verrattuna. Mutta on ollut hienoa nähdä, kuinka viime vuosina on herätty ja havaittu, mitä muualla tapahtuu. Nykyisin on esimerkiksi helpompi saada rahoitusta alan tutkimukseen, ja yhteiskunta haluaa panostaa enemmän myös kaupallistamiseen ja teknologian siirtoon.”

Aurinkoenergiaskeptikot sanovat, että voihan sen tuotanto olla edullista, mutta siirto ja varastointi maksavat. Savin vastaa, että hajautettu tuotanto ja akkuteknologian kehitys ratkaisevat ongelmat.

”Läpimurtoon riittää, että aurinkopaneelit katolla ja Teslan seinäakut ovatkin halvempia kuin ydinvoima. Muutos voi olla yllättävän nopea.”


”Jos työ on myös yhteiskunnallisesti tärkeää, se on bonus.”

Myös Savinin tutkimusryhmän oivallus tuottaa kustannussäästöjä. Nanokuviointi on aurinkokennon rakenteen kannalta edullisempi tehdä kuin lisätä mutkikkaita heijastuksenestokalvoja. Kun suurin osa aurinkokennoista valmistetaan nykyisin edullisesti Kiinassa, tässä on mahdollinen kilpailuedun lähde ryhmän eurooppalaiselle yrityskumppanille.

Savin kertoo aina olleensa kiinnostunut tieteen käytännön sovelluksista, siitä miten tutkimuksen avulla voidaan ratkoa etenkin yritysten ongelmia.

”Kyllä tämä on aika kovaa matematiikkaa ja fysiikkaa, mitä me täällä teemme. Ja kyllä minua erityisesti kiinnostavat ne tekniset yksityiskohdat. Jos työ on myös yhteiskunnallisesti tärkeää, se on bonus. Puhun kuitenkin mieluummin fysiikasta ja talousasioista kuin energiapolitiikasta.”

Kun keskustellaan teknologisten innovaatioiden käytännön sovelluksista, keskustellaan aina myös rahasta. Jos tutkijat pystyvät tekemään jotakin laboratoriossaan, pystytäänkö se toistamaan tehokkaasti teollisessa tuotannossa? Vai säästääkö teknologinen oivallus suoraan tuotantokustannuksia, kun materiaalia tai tuotantovaiheita tarvitaan vähemmän, kuten nanotekniikassa useimmiten on?

Esimerkiksi Savinin väitöskirja käsitteli nanoteknologian pitkän ajan stabiilisuuteen liittyviä ongelmia. Aihe oli tuolloin reilu kymmenen vuotta sitten kaikkea muuta kuin muodikas, mutta nyt tilanne on toinen.

”Teollisuus on kokenut, että stabiilisuus on suuri pullonkaula aurinkoenergiassa. Aurinkokennojen hyötysuhde laskee hiukan ajan mittaan – juuri tänään sain sähköpostia, että tämä lasku tuottaa vain yhdessä keskikokoisessa aurinkopaneelitehtaassa 40 miljoonan euron menetyksen vuositasolla. Koko alalla kyse on miljardeista, joten yksi prosentti hyötysuhteessa on iso asia.”


”Minusta on häkellyttävää, että tänä päivänä vielä moni nuori pohtii, voiko sukupuoliroolien takia valita opiskelualaksi tekniikan.”

Savin sai kesäkuussa 2017 naisille suunnatun innovaatiopalkinnon, jonka eduskunta myönsi ”naiselle tai naisista koostuvalle ryhmälle tieteellisesti merkittävästä innovaatiosta teknologian ja talouden alalla”. Savin myöntää, ettei ole aiemmin juuri miettinyt sukupuolensa merkitystä uraan, mutta palkinto on avannut silmiä.

”Olen palkinnon takia saanut paljon esiintymispyyntöjä ja onnitteluja sillä perusteella, että olen hyvä roolimalli tytöille tekniikan alalle hakeutumisessa. Minusta on häkellyttävää, että tänä päivänä vielä moni nuori pohtii, voiko sukupuoliroolien takia valita opiskelualaksi tekniikan. Eihän se missään nimessä saisi olla valintakriteeri, pitää vain olla kiinnostunut luonnontieteistä.”

Aurinkoenergia Mikronova
Otaniemessä Micronova-rakennuksessa sijaitsee Aalto-yliopiston ja VTT:n yhteinen puhdastila, jota tarvitaan nanotekniikan tutkimuksessa.

Savinin vuonna 2011 aloittaneeseen tutkimusryhmään kuuluu väkeä tohtoreista lopputyötä tekeviin opiskelijoihin. Sähköinsinöörien lisäksi mukana on materiaalitieteilijöitä, fyysikoita, kemistejä ja bioinformaatikkoja.

”Yksi tutkijoista vaihtoi bioinformatiikasta opiskelemaan lääkäriksi ja ajatteli, ettei hänellä ja meidän tutkimusryhmällämme enää ole mitään yhteistä. Mutta kyllä hän silti aina välillä palaa mukaan työhömme.”

Parhaat oivallukset syntyvätkin Savinin mukaan keskustelemalla muiden kanssa ja yhdistelemällä asioita uudella tavalla. Esimerkiksi mikroelektroniikkaa tutkiessaan ryhmä keksi, että ehkä nanokuviointia voisi kokeilla myös aurinkokennoissa. Nyt ajatukset alkavat kulkea toiseen suuntaan, aurinkokennoista valosensoreihin, joita käytetään lääketieteen kuvantamisessa. Sama teknologia voi toimia myös röntgenlaitteiden heijastuksenestossa.

”Kun ihmiset työskentelevät koko elämänsä yhdellä kapealla alueella, näitä oivalluksia voi olla vaikea synnyttää. Siksi meillä Aallossa puhutaankin paljon monialaisuudesta.”

Savin on ilahtunut siitä, että korkeakoulujen ja yritysten yhteistyö on vähitellen kehittynyt juhlapuheiden tasolta vakiintuneeksi toiminnaksi.

”Esimerkiksi Tekes on ollut aina olemassa, mutta viime aikoina on tullut entistä enemmän ohjelmia, joissa pyritään saamaan yritykset ja tutkimus yhteistyöhön. Myös Suomen Akatemia on alkanut painottaa enemmän tutkimuksen yhteiskunnallista vaikuttavuutta, ja startup-kulttuuri on noussut vahvemmaksi.”

Savinin tutkimusryhmä on itse esimerkki tästä. Ryhmän suojissa on edennyt Tekesin rahoittama Tutkimuksesta liiketoimintaa -projekti, jonka ansiosta eräät ryhmän jäsenet ovat juuri perustaneet yrityksen kaupallistamaan tutkimuksessa syntyneitä patentteja.

”Olen ollut mukana alkuvaiheessa ja siitä tulee mielenkiintoista. Yritys keskittyy nanotekniikan innovaatioihin, asiakkaita näyttäisi olevan ja toimitusjohtajaa etsitään parhaillaan.”

12.09.2017