Samtidigt som klimatförändringarna får allt mer uppmärksamhet runt om i världen, har forskare vid amerikanska lärosäten, University of Virginia och Cornell University, tagit avgörande steg för att bättre kunna förstå de fysiska egenskaperna som finns hos ett ökande antal solceller och som har potential att dramatiskt sänka kostnaderna för solenergi.
Fokus riktas främst på solceller när det gäller vetenskapliga undersökningar eftersom solen erbjuder den vanligaste källan till energi på jorden. Problemet med konventionella solceller som är gjorda av kisel är emellertid kostnaden. Även den senaste tidens förbättringar av solceller kräver en betydande mängd el och industriell bearbetning.
År 2009 riktade energiforskare sin uppmärksamhet på ett slags material som används i metallhalogenlampor och kallas för - perovskites, MHP.
Dessa sprutas på fasta föremål i form färg, säger Joshua Choi, biträdande professor i kemiteknik vid University of Virginia. När lösningen torkar, kristalliseras den i MHP till en tunn film som kan användas för att fånga energi i en solcell. Redan inom bara några år, demonstrerade MHP- solcellerna bättre prestanda än deras rivaler i form av konventionella kiselsolceller. Detta är den snabbaste förbättringen i historia för solcellmaterial och har bekräftats av National Renewable Energy Laboratory i Golden, Colorado.Det intressanta är att dessa redan existerande MHP - solcellerna inte är större än en mänsklig nagel.
-För att vara riktigt tekniskt relevanta, behöver vi kunna öka processens omfång och bevara samtidigt eller helst förbättra effektiviteten i solcellen. För att kunna göra det, måste vi förstå hur materialet kristalliseras och växer från lösning till en tunn film, förklarade Joshua Choi.
-Genom att lägga olika kemikalier till lösningen, kunde de bestämma hur snabbt MHP - kristallerna bildas och i vilken riktning de växte på en yta.-Den specifika inriktningen av MHP - kristaller på en yta visar hur väl en solcell kan alstras.
Dessutom ger denna forskning nya insikter om MHP och bildandet av kristaller. Forskarna behöver dessa för att kunna avgöra hur man tillverkar större MHP – solceller, som i sin tur bidrar till billigare solenergi. Det finns dock mer att hämta hos MHP – solceller, än bara kostnadsminskning.
-Solceller av MHP - typ kan användas i flexibla och lätta material. För att mildra effekterna av klimatförändringarna och garantera energitrygghet i USA och i världen, det är mycket viktigt att utveckla förnybara energikällor snarare än bara att förlita sig på fossilbränslebaserad energi, förklarade Joshua Choi.
En betydande nackdel med många nuvarande MHP - solceller är att de innehåller bly. Forskare arbetar vidare med att identifiera livskraftiga alternativa sammansättningar som inte är giftiga.Choi och hans forskning finansieras även av NASA, som vill öka potentialen hos MHP så att den kan användas i extremt värmetåliga solceller, som kan installeras i solarsonder ute i rymden. För övrigt har MHP redan använts i lasrar, fotodetektorer, transistorer och lysdioder (LEDs).
Projektet medfinansierades av National Science Foundation. Choi och hans team förhöjde tillväxten av MHP- kristaller till atomnivå genom att exponera dem till hög intensitet.
Resultatet presenterades av forskarna i samband med Amerikanska kristallografiska förbundets konferens, som ägde rum mellan 22-26 juli i Denver, Colorado.
Fakta: Perovskit är ett medelhårt mineral med molekylsammansättningen CaTiO3 och består av kalciumtitanoxid. Mineralet upptäcktes i Uralbergen i Ryssland av Gustav Rose 1839 och är uppkallat efter den ryske mineralogen Lev Perovski (1792-1856).
Artikeln har förkortats från material som tillhandahålls av American Institute för fysik (AIP).
Markku Björkman
