Ett nytt och effektivare sätt att ta vara på solenergi utvecklas av forskare vid det ansedda MIT-universitetet. Det handlar om att värma upp ett högtemperaturmaterial vars infraröda strålning sedan samlas upp av en konventionell solcell. Tekniken kan också göra det lättare att lagra energi för senare användning, hävdar forskarna. I senaste numret av tidskriften Nature Nanotechnology beskrivs tekniken.
Det extra steget – uppvärmingen – höjer verkningsgraden hos solcellerna genom att dra nytta av våglängder av solljuset som normalt går till spillo.
Konventionella kiselbaserade solceller tar inte vara på energin i samtliga fotoner. Det beror på att omvandlingen av energin till el i en foton kräver att fotonens energinivå matchar en egenskap hos solcellens material som kallas bandgap. Bandgapet hos kisel svarar på många våglängder av ljuset men inte alla.
För att kringgå denna begränsning tog forskarna fram en skiva, framtagen av innovativa material som kolnanorör och fotoniska kristaller, och lade den mellan solcellen och solljuset. Detta mellanliggande lager samlar in energi från ett brett spektrum av solljuset och värmer samtidigt upp hela processen. Precis som när järn hettas upp och blir rödglödgat sänder det upphettade mellanliggande lagret ut ljus i en särskilt våglängd, som i det här fallet är inställt på att matcha bandgapet hos solcellen.
Konceptet bakom processen är inte ny. Det har forskare undersökt i flera år eftersom så kallade soltermofotovoltaiska system (STPV) skulle kunna göra det möjligt att spränga en teoretisk gräns för hur stor effektiviteten i energiomvandlingen kan bli i halvledarbaserade solceller. Ett tak har satts till en effektivitet på 33,7 procent, men MIT-forskarna tror att man kan uppnå betydligt högre effektivitet än så med TPV-system (termofotovoltaiska system), till och med över 80 procent.
Forskarna har hittills bara kunnat uppnå en effektivitet på blygsamma 3,2 procent, men tidigare experiment har stannat vid mindre än 1 procents effektivitet. De är hoppfulla om att genom förbättringar uppnå en effektivitet på över 20 procent, vilket är tillräckligt för att utveckla en kommersiell produkt.
