E grupp forskare från Australien och USA har visat hur man kan konvertera osynligt ljus – som vanligtvis inte kan nyttjas i solceller – till synligt ljus, som kan användas för att producera elektricitet.
Det kan göra våra solceller betydligt mer effektiva, inte minst då 50 procent av solens energi består av osynligt ljus.
Osynligt ljus är för svagt
I dag är de flesta vanliga solceller gjorda av mineralet kisel och består i grova drag av tre skikt: Ett neutralt lager i mitten och två yttre lager som har ett överskott respektive underskott av elektroner.
När skikten sätts ihop rör sig överflödiga elektroner – som frigörs av fotoner i solljuset – mot skiktet med ett underskott på elektroner. Det skapar ett elektrisk fält i det neutrala lagret och genererar elektricitet.
Doktoranden Elham Gholizadeh vid University of New South Wales i Sydney, Australien, är en av de ledande forskarna bakom den nya solcellstekniken.
Det är dock inte alla ljusfotoner som har tillräckligt med energi för att frigöra elektroner. Om en foton har en energinivå på mindre än 1,1 elektronvolt – ett så kallat bandgap – är den för svag för att frigöra elektroner från en kiselatom. Det gäller exempelvis fotonerna i osynlig infrarött ljus.
Men nu ändrar forskarnas nyutvecklade teknik på spelreglerna och ger osynliga fotoner superkrafter med hjälp av en process som kallas fotokemisk uppkonvertering.
Trolldryck ger ljuset superkrafter
Den fotokemiska uppkonverteringen fungerar på så sätt att fler fotoner med lägre energi kombineras till en enda foton med högre energi med hjälp av en kemisk blandning bestående av blysulfid- och violantronmolekyler.
När ljus träffar blandningen absorberar blysulfidmolekylerna fotonerna och konverterar dem till ett högre energitillstånd. Det får dem att konvertera de violantronmolekyler som också finns i den kemiska blandningen. Violantron fortsätter reaktionen vilket leder till att vissa molekyler konverteras till ett ännu högre tillstånd medan andra återvänder till sitt grundläggande tillstånd.
Och här uppstår vinsten: När violantronmolekylerna har konverterats till det särskilt höga tillståndet börjar de att lysa med en tillräckligt hög energi för att driva en solcell.
Systemet är i nuläget förhållandevis ineffektivt, men forskarna förväntar sig att det går att göra tio gånger mer effektivt genom att byta ut den kemiska blandningen mot en solid film.
Filmen kan därefter läggas på existerande solceller så att de också kan nyttja det osynliga ljuset.