Genom att kombinera olika tekniker har forskare utvecklat solceller med kraftigt förbättrad absorption av det synliga ljuset, vilket ger motsvarande ökning av solcellernas verkningsgrad.
– Vid utformningen av nästa generations solenergisystem måste vi först utveckla sätt att mer effektivt utnyttja solens spektrum, säger Lane Martin, professor i materialteknik vid University of Illinois vars forskargrupp har gjort just detta.
Forskargruppen tog ett samlat grepp på halvedarteknik och fotokemi och den kondenserade materiens fysik och utvecklade en ny slags högeffektiva fotokatalysatorer uppbyggda av en blandning av titandioxider (TiO2) och andra metalliska oxider. Man kunde konstatera en kraftig förbättring av ljusabsorptionen vilket betyder att solens spektrum kan utnyttjas mer effektivt i energitillämpningar.
Vad som begränsar prestandan hos oxidbaserade solceller eller fotokatalytiska system är, enligt Martin, den dåliga absorptionen av synligt ljus hos dessa material som utmärks av breda bandgap. Ett oxidmaterial som länge kandiderat i sådana tillämpningar är titandioxid. Det har att göra med materialets kemiska stabilitetet, icke-toxicitet, låga kostnad och utmärkta bandanpassning till olika oxidations- och reduktionsreaktioner. Forskarna fann också att det andra materialet, SrRuO3, hade oväntat positiva egenskaper.
– Vi konstaterade att den ovanliga elektroniska strukturen hos SrRuO3 hade oväntade optiska egenskaper, som hög absorption av det synliga spektrumet och låg reflektion jämfört med metaller som vanligen används, säger Sungki Lee, huvudförfattare till en artikel som beskriver studien publicerad i tidskriften Advanced Energy Materials.
