Det lyder måske ikke umiddelbart logisk, at elektriske solceller kan have gavn af lidt solcreme på glasset. Men der er altså et stort gran af sandhed i det, viser et nyt norsk forskningsresultat.
Solceller kan blive mere end dobbelt så energieffektive som nu, viser det sig. Og det er endda nutidens kommercielle solceller, der kan forbedres betydeligt med helt enkle midler. De skal bare have smurt et passende solfilter på glasset.
Det er kemikeren Per-Anders Hansen fra universitetet i Oslo, som har opnået en doktorgrad ved at studere, hvordan sollys bliver opfanget i solceller, og hvorfor kun en beskeden del af lysets energi bliver udnyttet.
Problemet er, at kun en lille del af sollysets farvespektrum kan bruges i solcellerne - det røde lys, som har en særlig elektromagnetisk frekvens. Alle de andre farver, både højere og lavere frekvenser, går tabt, skriver det norske forskningsmagasin Apollon.
Lys kan som bekendt opfattes som en strøm af fotoner, og de røde fotoner har lige akkurat den optimale energi, som slår elektroner løs, når de knalder ind i solcellernes halvledere. Én foton slår lige præcis én elektron løs, som derpå kan sendes rundt i et kredsløb og udnyttes til elforbrug.
Et UV-filter samler mere energi
De højere lysfrekvenser, altså det ultraviolette spektrum, rummer meget mere energi i hver foton, så her er en attraktiv energikilde. Men ultraviolette fotoner trænger ikke dybt nok ned i solcellen, så al energien går til spilde.
Per-Anders Hansens idé er, at hvis man omdanner det blå lys til rødt, så kan også den blå energi udnyttes. Og det er her, solcremen kommer ind i billedet.
Solcreme indeholder titanoxid, fordi stoffet har den egenskab, at det absorberer ultraviolet lys. Lysets energi bliver opfanget i atomerne. Og et andet stof, den sjældne jordart europium, omdanner energi til rødt lys. Derfor bruges europium til de røde prikker i tv-skærme.
Så hvis man blander de to stoffer på en hinde foran solcellen, får man en transformering af blåt lys til rødt lys. Det bliver ikke dyrt, mener han. Men gevinsten er stor. Ultraviolet lys rummer dobbelt så meget energi som rødt, så konverteringen giver dobbelt så mange røde fotoner og dermed et dobbelt så stort bidrag til den elektriske strøm.
»Titanoxid er billig og let at fremstille. Og selv om europium ikke er billigt, så skal der ikke bruges ret meget af det. En folie på 30 nanometers tykkelse er nok,« siger han til bladet.
Næste stop: infrarødt lys
Nu er Per-Anders Hansen på jagt efter energien i det infrarøde spektrum. Den del af sollyset går også tabt i solceller, for de langbølgede, infrarøde fotoner suser for langt nede i solcellen - forbi det lag, hvor elektronerne skal hamres løs. I øvrigt er der heller ikke energi nok i en infrarød foton til at slå en elektron fri.
Så nu søger han efter stoffer, der kan opsuge infrarødt lys og samle energi så længe, at en rød foton kan sendes af sted. En aktuel kandidat er den sjældne jordart ytterbium, som har den egenskab, at den kan sende to fotoner af sted samtidig.
»Ytterbiums egenskaber er kendte, men stoffet er ikke undersøgt i denne sammenhæng,« siger han.
Dokumentation
