Et hold af forskere fra Australien og USA har vist, hvordan man kan konvertere usynligt lys – som normalt ikke kan udnyttes af solceller – til synligt lys, som kan bruges til at lave elektricitet.
Det kan gøre vores solceller langt mere effektive, da 50 procent af Solens energi består af usynligt lys.
Usynligt lys er for svagt
I dag er de fleste almindelige solceller bygget af mineralet silicium, og de består i grundtræk af tre lag: Et neutralt lag, der ligger i midten, og to yderlag, som har henholdvis overskud og underskud af elektroner.
Når lagene sættes sammen, bevæger overskydende elektroner – frigivet af fotoner i sollyset – sig mod laget med underskud. Det skaber et elektrisk felt i det neutrale lag og genererer strøm.
Ph.d.-studerende Elham Gholizadeh ved University of New South Wales i Sydney er en af de primære forskere bag den nye solcelle-teknologi.
Men det er ikke alle lys-fotoner, der har tilstrækkelig energi til at slå elektroner løs. Hvis en foton har et energiniveau på under 1,1 elektronvolt – den såkaldte bandgap – er den for svag til at slå elektroner løs fra et silicium-atom. Det gælder for eksempel for fotonerne i usynligt infrarødt lys.
Forskernes nyudviklede teknik ændrer imidlertid spillereglerne og giver de usynlige fotoner superkræfter ved hjælp af en proces, der hedder fotokemisk opkonvertering.
Trylledrik giver lyset superkræfter
Den fotokemiske opkonvertering fungerer ved, at flere fotoner med lavere energi kombineres til én foton med højere energi ved hjælp af en kemisk blanding bestående af blysulfid- og violanthron-molekyler.
Når lys rammer blandingen, absorberer blysulfid-molekylerne fotonerne og konverterer dem til en højere energitilstand. Det får dem til at konvertere de violanthron-molekyler, som også findes i den kemiske blanding. Violanthron fortsætter reaktionen, så nogle molekyler opkonverteres til en endnu højere tilstand, mens andre vender tilbage til deres grundtilstand.
Og nu kommer humlen: Når violanthron-molekylerne er opkonverteret til den særligt høje tilstand, begynder de at lyse med en energi, som er tilstrækkeligt høj til at drive en solcelle.
Systemet er stadig forholdvist ineffektivt, men forskerne forventer, at det kan gøres 10 gange mere effektivt ved at udskifte den kemiske blanding med en solid film.
Filmen vil kunne lægges på eksisterende solceller, så de også kan udnytte det usynlige lys.