Forskere lager strøm av usynlig lys

Forskere kan nå høste solens usynlige stråler – det nærinfrarøde lyset – slik at de kan lage strøm i en vanlig solcelle. Potensialet er stort, for usynlig lys utgjør halvparten av den solenergien som treffer jorden.

Forskere kan nå høste solens usynlige stråler – det nærinfrarøde lyset – slik at de kan lage strøm i en vanlig solcelle. Potensialet er stort, for usynlig lys utgjør halvparten av den solenergien som treffer jorden.

UNSW Sydney/Exciton Science

Et team av forskere fra Australia og USA har vist hvordan man kan konvertere usynlig lys – som normalt ikke kan utnyttes av solceller – til synlig lys, som kan brukes til å lage elektrisitet.

Det kan gjøre solcellene våre mye mer effektive, siden 50 prosent av solens energi består av usynlig lys.

Usynlig lys er for svakt

I dag er de fleste vanlige solcellene bygget av mineralet silisium, og de består i grunntrekk av tre lag: Et nøytralt lag som ligger i midten, og to ytterlag, som har henholdsvis overskudd og underskudd av elektroner.

Når lagene settes sammen, beveger overskytende elektroner – frigitt av fotoner i sollyset – seg mot laget med underskudd. Det skaper et elektrisk felt i det nøytrale laget og genererer strøm.

Ph.d.-student Elham Gholizadeh ved University of New South Wales i Sydney er en av de primære forskerne bak den nye solcelleteknologien.

© UNSW Sydney/Exciton Science

Men det er ikke alle lys-fotoner som har nok energi til å slå løs elektroner. Hvis et foton har et energinivå på under 1,1 elektronvolt – det såkalte band gap – er den for svak til å slå løs elektroner fra et silisiumatom. Det gjelder for eksempel for fotonene i usynlig infrarødt lys.

Forskernes nyutviklede teknikk endrer imidlertid spillereglene og gir de usynlige fotonene superkrefter ved hjelp av en prosess som heter fotokjemisk oppkonvertering.

Trylledrikk gir lyset superkrefter

Den fotokjemiske oppkonverteringen fungerer ved at flere fotoner med lavere energi kombineres til ett foton med høyere energi ved hjelp av en kjemisk blanding som består av blysulfid- og violanthron-molekyler.

Når lys treffer blandingen, absorberer blysulfidmolekylene fotonene og konverterer dem til en høyere energitilstand. Det får dem til å konvertere de violanthronmolekylene som også finnes i den kjemiske blandingen. Violanthron fortsetter reaksjonen, slik at noen molekyler oppkonverteres til en enda høyere tilstand, mens andre vender tilbake til grunntilstanden.

Og nå kommer poenget: Når violanthronmolekylene er oppkonvertert til den spesielt høye tilstanden, begynner de å lyse med en energi, som er høy nok til å drive en solcelle.

Systemet er fortsatt forholdsvis ineffektivt, men forskerne forventer at det kan gjøres 10 ganger mer effektivt ved å skifte ut den kjemiske blandingen med en solid film.

Filmen vil kunne legges på eksisterende solceller, slik at de også kan utnytte det usynlige lyset.