Brorparten av dagens solceller er laget av silisi- um. Det er bra. Det er mer enn nok silisium p? Jorda. Samtidig har silisium en stor svakhet. Selv om silisiumcellen er helt perfekt, klarer den bare ? fange opp rundt 30 prosent av sollyset. Den resterende energien i sollyset g?r til spille. Det er uheldig. Dessuten omdannes den overfl?dige energien til varme. Da blir solcellen mindre effektiv. Den mest energirike – og samtidig den mest skadelige delen av sollyset – er ultrafiolett str?ling, ogs? kalt UV-lys.
Julie Kvalvik har forsket p? et materiale som gj?r det mulig for solcellene ? utnytte energien fra UV-lyset.
– Dette kan l?ses p? to m?ter. Du kan enten gj?re noe med solcellene eller med sollyset. Vi valgte ? gj?re noe med sollyset, forteller Kvalvik, som nylig har tatt doktorgraden i moderne solcelle[1]teknologi p? Kjemisk institutt ved UiO.
L?sningen hennes er ? legge et ultratynt lag opp? dagens solceller. Dette laget skal konvertere UV-lyset til r?dt lys. Det er smart. Da kan dagens solceller ogs? brukes til ? hente energien fra UV-lyset.
Klipper lyset i to
Alt lys best?r av b?lgelengder. UV-lys har sv?rt kort b?lgelengde. Bl?tt noe lengre. Og r?dt har lang b?lgelengde.
Trikset hennes er ? lage en ?svamp som suger opp lys med en bestemt b?lgelengde?.
Dette er ikke enkelt. Utfordringene hennes har st?tt i k?. Hun har lett etter et materiale som b?de har evnen til ? absorbere UV-lyset og som samtidig kan omforme det til en b?lgelengde som de vanlige solcellene kan f? glede av.
L?sningen hennes har v?rt ? klippe UV-fotonene (alts? lyspartiklene fra UV-lyset) i to.
– Dette er skitvanskelig ? l?se i praksis. Ingen har frem til i dag klart ? lage en god lyssaks.
Eksotisk krydring
Systemet hennes virker n?r hun krydrer nanobelegget med visse grunnstoffer.
Hun har bygd opp alt fra grunnen av og har funnet en optimal blanding av kalsium (atomnummer 20) og molybden (atomnummer 42) med litt praseodym (atomnummer 59) og ytterbium (atomnummer 70) innimellom. For ? finne den optimale sammenhengen har hun brukt statistiske beregninger.
Hun m? ha full kontroll p? hvor alle atomene plasseres.
– De ulike grunnstoffene m? plasseres sv?rt n?r hverandre og p? en helt bestemt m?te.
For ? klare dette har hun brukt en sv?rt moderne teknologi som kalles atomlagsdeponering.
– Her legger vi p? atomlag for atomlag, tusen lag til sammen.
Tykkelsen blir p? 50 til 70 nanometer. Det er mindre enn en titusendels millimeter.
Utfordringene var mange
– Molybdenkjemien var et mareritt.
Noen molybdenforbindelser fordampet allerede ved lave temperaturer, men hun fant en forbindelse som var mulig ? bruke.
– Mange kjemiske prosesser med molybden slutter dessverre ? virke p? 180 grader, samtidig som vi ofte trenger en temperatur p? 350 grader for ? kunne legge p? nye atomlag.
Hun fant l?sningen etter ? ha testet ut hvordan stoffene oppf?rer seg ved bestemte temperaturer.
Seks til ?tte prosent
Selv om hun f?r dobbelt s? mange fotoner ved ? klippe UV-fotonene i to, ut[1]gj?r dette likevel bare en liten del av lysspekteret.
– Summa summarum betyr dette at solcellene kan bli seks til ?tte prosent mer effektive. Kvalvik presiserer at de enn? ikke har klart ? lage et materiale som l?ser dette p? en god nok m?te, men den dagen de klarer dette, skal det v?re lett for industrien ? produsere disse solcellene p? samleb?nd.