Nyt materiale gør solceller mere end dobbelt så effektive
Perovskit-mineraler har en særligt fintmasket nano-struktur, der gør dem bedre til at indfange lys end klassiske solceller. Og nu har amerikanske forskere mere end fordoblet supermaterialets energi-høst ved at skifte en spejlplade i solcellerne.
Forventningerne er høje til solceller med det aktive materiale perovskit.
Billigere at fremstille og bedre til at høste energi fra forskellige typer solstråler.
Forventningerne er høje til solceller med det aktive materiale perovskit.
Særligt efter en gruppe forskere ved University of Rochester i New York for nyligt har offentliggjort en ny rapport, der viser, de har mere end fordoblet effektiviteten i de nye solceller.
Mineraler med særligt mønster fanger flere solstråler
Perovskitter er en gruppe af mineraler, der består af en forbindelse mellem kalk, natrium, cerium eller strontium og titan, nobium eller jern.
De sorte eller hvidlige mineraler deler et særligt mønster på nano-niveau, der gør dem gode til at absorbere lys og omdanne det til energi.
Perovskitternes fintmaskede struktur gør dem også i stand til at indfange en bredere vifte af forskellige lysstråler end klassiske silicium-solceller.
I de sidste par årtier er der blevet forsket meget i solceller, hvor det lysabsorberende stof er en perovskit i samspil med en bly-baseret salt, såkaldte LHP'er (fra engelsk lead-halid perovskite).
De blå-røde par illustrerer en brudt forbindelse mellem elektron og atom. Ved at spejle perovskitternes fintmaskede krystal-mønster gør pladerne med metal det sværere for elektronen og atomet at genoprette forbindelsen, og det gør solcellen mere effektiv.
Udover at være effektive og billige at fremstille er solceller med perovskit også bøjelige, og det kan potentielt åbne op for nye, kreative måder at installere og bruge solcellerne på.
Metal gør solcellerne dobbelt så effektive
Forskerholdet under ledelse af Kwang Jin Lee ved University of Rochester har eksperimenteret med at kombinere perovskit-pladerne i solceller med plader i forskellige andre materialer.
Typisk har solcellerne haft et lag af glas-substrat - en tynd spejl-lignende film af særligt hårdt glas.
Men da forskerne i New York i stedet prøvede med et tyndt lag af hærdet metal, blev perovskit-solcellerne i stand til at omdanne 250 procent mere af lysstrålerne til energi.
Solceller fungerer ved at fotonerne i lysets stråler rammer det absorberende materiale og tilfører energi, der får elektroner til at bryde deres forbindelse til et atom.
Opbruddets bevægelse skaber en elektrisk strøm, men når forbindelsen genoprettes omsættes energien til varme og kan ikke høstes som strøm.
Metalpladen forlænger den tid, som elektronen skal bruge på at genfinde sin plads ved atomet og forøger dermed tiden, hvor energien kan høstes.
Noget at gruble over
Pladen fungerer som et spejl, der genspejler perovskit-krytallernes snørklede struktur, og det gør det "på grund af en masse overraskende fysik" sværere for elektronerne at genoprette forbindelse til atomerne, forklarer Chunlei Guo, der er en af forskerne bag den nye rapport, til Science Alert.
Selvom perovskit-solcellerne har stort potentiale, giver deres relativt korte levetid dog stadig forskerne noget at gruble over i den nærmeste fremtid.