Effektiviteten hos solceller kan öka med ett fenomen som kallas singlettfission. Men okända energiförluster i reaktionen har fram till nu stått i vägen. En forskargrupp ledd från Linköpings universitet har lyckats identifiera vad som händer i singlettfission och vart energin tar vägen. Resultaten publiceras i tidskriften Cell Reports Physical Science.
Solenergi är en av de viktigaste källorna till fossilfri och miljömässigt hållbar elektricitet. Dagens kiselbaserade solceller kan maximalt ta upp cirka 33 procent av solens ljus och omvandla till elektricitet. Det beror på att ljuspartiklarna, eller fotonerna, i solens strålar har antingen för låg energi, som inte kan tas upp av solcellen, eller för hög energi där stora delar försvinner som värme. Den här teoretiska maxgränsen kallas för Shockley-Queisser gränsen. I praktiken ligger effektiviteten hos moderna solceller på cirka 20 till 25 procent.
Med ett fenomen inom molekylär fotofysik som kallas singlettfission kan även fotonerna med hög energi tas tillvara och omvandlas till elektricitet – utan värmeförlust. De senaste åren har singlettfission rönt mer och mer uppmärksamhet i forskarvärlden och det pågår febril aktivitet för att utveckla det optimala singlettfissionsmaterialet. Men fram till nu har okända energiförluster i singlettfissionen gjort det svårt att veta exakt hur materialet ska utformas. Inom forskningsfältet råder delade meningar om varför energiförlusten uppstår.
Nu har forskare vid Linköpings universitet, tillsammans med kollegor i Cambridge, Oxford, Donostia och Barcelona upptäckt vart energin tar vägen i en singlettfission.
– Singlettfission sker på under en nanosekund och är därför väldigt svår att mäta. Med vår upptäckt kan vi öppna ”den svarta lådan” och ta reda på var energin tar vägen i reaktionen. Därmed kan vi på sikt också optimera materialet för att öka effektiviteten hos solceller, säger Yuttapoom Puttisong, universitetslektor på Institutionen för fysik, kemi och biologi vid Linköpings universitet.
Delar av energin försvinner i form av ett intermediärt och ljust tillstånd vilket är ett problem som måste lösas för att uppnå en effektiv singlettfission. Upptäckten om vart energin tar vägen är ett stort steg närmare en markant ökad effektivitet hos solceller – från dagens 33 procent till över 40 procent.
Forskarna använde en förfinad magnetoptisk transient metod för att visa var energiförlusten sker. Fördelarna med metoden är att den kan undersöka singlettfissionens ”fingeravtryck” på en nanosekunds tidsskala. I studien användes en monoklinisk kristall av en polyen, difenylhexatrien (DPH), men metoden kan användas för att studera singlettfission i många olika typer av material. Yuqing Huang är tidigare doktorand vid Linköpings universitet och huvudförfattare till artikeln som nu är publicerad i den nya tidskriften Cell Reports Physical Science:
– Själva singlettfissionen sker i kristallmaterialet. Om vi kan optimera materialet för att behålla så mycket som möjligt av energin från singlettfissionen är vi betydligt närmare verklig tillämpning. Dessutom kan singlettfissionsmaterialet framställas ur en lösning vilket gör det billigt att tillverka och möjligt att integrera med befintlig solcellsteknologi, säger han.
Forskningen är i huvudsak finansierad av Vetenskapsrådet samt Knut och Alice Wallenbergs stiftelse.
Artikeln: Competition between triplet pair formation and excimer-like recombination controls singlet fission yield Yuqing Huang, Irina A. Buyanova, Chanakarn Phansa, Maria E. Sandoval-Salinas, David Casanova, William K. Myers, Neil C. Greenham, Akshay Rao, Weimin M. Chen, and Yuttapoom Puttisong Cell Reports Physical Science 2021 doi: 10.1016/j.xcrp.2021.100339
Källa: Linköpings universitet
Dela | Tillbaka |
Avfall från solcellsparker och vindkraftverk behöver tas om hand på ett hållbart sätt. Nu föreslår Energimyndigheten bland annat skärpt producentansvar för solceller och en miljöfond för vindturbinblad.
Projektet Testbed PFAS har utvärderat reningstekniker för förorenat vatten och jord samt PFAS-fria släckmedel, med goda resultat. Nu finns vetenskapligt testade metoder för rening av vatten färdiga att tas i bruk.
Slussen.biz har fått en rapport från energiexperten Roland Jonsson som besökt den kombinerade vvs- och elmässan i tyska Essen.
Regeringen ger Energimarknadsinspektionen i uppdrag att analysera behovet av ett förstärkt kundskydd på fjärrvärmemarknaden.
2024 års upplaga av VA-priset tilldelas Christina Nordensten, tidigare beredskapshandläggare på Livsmedelsverket och chef för den nationella vattenkatastrofgruppen VAKA från starten 2004 tills hon gick i pension 2023.
Den 22 mars varje år infaller världsvattendagen. Det är en dag instiftad av FN för att uppmärksamma vattnets värde och de vattenutmaningar som världen står inför.
Vid Energiföretagen Sveriges föreningsstämma, den 21 mars, valde en enig stämma Sezgin Kadir till ny styrelseordförande för Energiföretagen Sverige.
Nu är det bara en dryg månad kvar tills Nordbygg slår upp portarna i Älvsjö. Du missar väl inte att hänga med vad som händer på Slussen.biz temasida för mässan?
Regeringen har fattat beslut om Sveriges nationella strategi för klimatanpassning. I arbetet med strategin har regeringen konstaterat att det behövs ny lagstiftning för att effektivisera det lokala klimatanpassningsarbetet.
De senaste tjugo åren har luften i svenska städer blivit allt bättre, visar ett forskningssamarbete som utgår från Göteborgs universitet. Flera tusen dödsfall kan ha förhindrats varje år, tack vare bättre luft.