Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
Elektronikproduktion | 22 februari 2008

Nanopartiklar svänger solljus till elektricitet

Elektronerna i nanopartiklar av Àdelmetall svÀnger tillsammans i takt med ljusets frekvens. Fenomenet kan utnyttjas för att göra bÀttre och billigare solceller, visar forskare vid Chalmers.
Elproducerande solceller Àr ett av de mest attraktiva alternativen för att skapa ett lÄngsiktigt hÄllbart energisystem, men Àn sÄ lÀnge kan inte solceller konkurrera ekonomiskt med fossila brÀnslen. Forskarna tittar just nu mycket pÄ hur nanoteknik kan bidra till att fÄ ned kostnaden.

Solceller Àr uppbyggda av skivor som absorberar solljuset och omvandlar det till elektrisk ström. Tunnare solceller kan ge bÄde billigare och mer elektricitet Àn dagens celler, om deras förmÄga att absorbera solljus optimeras. Ett sÀtt att förstÀrka absorptionen i det ljusfÄngande materialet i en solcell Àr att utnyttja nanopartiklar av Àdelmetall. Carl HÀgglund (bilden) pÄ Chalmers har tittat nÀrmare pÄ hur detta fungerar i sin fÀrska doktorsavhandling.

Det rör sig om partiklar med speciella optiska egenskaper som beror pÄ att deras elektroner svÀnger fram och tillbaka tillsammans i takt med ljusets frekvens, det vill sÀga ljusets fÀrg. Partiklarna fÄngar in ljuset som smÄ antenner och via svÀngningarna förs energin vidare som elektricitet. Dessa svÀngningar, plasmoner, blir extra kraftiga vid vissa sÄ kallade plasmon-resonansfrekvenser, som i sin tur pÄverkas av partiklarnas form, storlek och omgivning.

- Vad vi har gjort Àr att vi med hjÀlp av nanoteknik tillverkat partiklarna och pÄ sÄ vis kunnat styra egenskaperna och sett hur de kan förstÀrka absorptionen av ljus med olika fÀrg, sÀger Carl HÀgglund.

I solcellssammanhang Àr den stora utmaningen att effektivt överföra den energi som absorberas i elektronsvÀngningen till energi i form av elektricitet.

- Vi visar att det Àr just partiklarnas svÀngningar som ger energin, hur den överförs till materialet och blir till elektricitet. Det hade ju till exempel kunnat vara sÄ att svÀngningarna bara genererade vÀrme istÀllet, sÀger Carl HÀgglund.

Verkningsgraden för de bÀsta solcellerna Àr redan idag vÀldigt hög. Möjligheten att fÄ Ànnu billigare solceller ligger dÀrför bland annat i mindre materialÄtgÄng och lÀgre produktionskostnader. Med solceller av specialdesignade nanopartiklar av guld, som Carl HÀgglund tittat pÄ, krÀvs bara ett fÄtal nanometer tjockt lager för att partiklarna ska absorbera ljuset pÄ ett effektivt sÀtt.



I avhandlingen undersöks effekten av nanopartiklar av Àdelmetall pÄ tvÄ olika typer av solceller, som kan sÀgas representera tvÄ ytterligheter. I den ena typen av solcell absorberas ljuset i molekyler pÄ en yta, och i den andra djupt inne i materialet. De experimentella och teoretiska resultaten visar att partiklarna kan bidra till att överföra ljusets energi till anvÀndbar elektricitet pÄ flera olika sÀtt, och att det Àr möjligt att förstÀrka solcellers absorption bÄde pÄ ytan och i djupet via olika mekanismer.
Annons
Annons
Annons
Annons
Visa fler nyheter
2019-01-17 14:20 V11.11.0-2