Australialaisista ja yhdysvaltalaisista tutkijoista koostuva ryhmä on osoittanut, miten näkymätöntä valoa – jota aurinkopaneelit eivät yleensä pysty hyödyntämään – voidaan konvertoida näkyväksi valoksi, jota sitten voidaan käyttää energian tuottamiseen.
Tämä voi lisätä aurinkopaneelien tehoa merkittävästi, sillä 50 prosenttia auringon energiasta koostuu näkymättömästä valosta.
Näkymätön valo on liian heikkoa
Nykyään suurin osa tavallisista aurinkopaneeleista on valmistettu piistä, ja niissä on yleensä kolme kerrosta: neutraali kerros, joka sijaitsee kennon keskellä, sekä kaksi pintakerrosta, joista toisessa on liian vähän ja toisessa liikaa elektroneja.
Kun kerrokset laitetaan yhteen, ylimääräiset elektronit – joita auringonvalon fotonit vapauttavat – siirtyvät kohti kerrosta, josta puuttuu elektroneja. Tämä muodostaa neutraaliin kerrokseen sähkökentän ja tuottaa sähkövirtaa.
Sydneyssä sijaitsevan Uuden Etelä-Walesin yliopiston tohtorikoulutettava Elham Gholizadeh on yksi uuden aurinkopaneeliteknologian taustalla olevista tutkijoista.
Kaikilla valon fotoneilla ei kuitenkaan ole riittävästi energiaa elektronien vapauttamiseen. Jos fotonin energiataso on alle 1,1 elektronivolttia, se on liian heikko vapauttaakseen elektroneja piiatomista. Tämä koskee esimerkiksi näkymättömän infrapunavalon fotoneita.
Tutkijoiden kehittämä teknologia muuttaa kuitenkin tilanteen, sillä se antaa näkymättömille fotoneille supervoimia valokemialliseksi konversioksi kutsutun prosessin avulla.
Kemiallinen seos antaa valolle supervoimia
Valokemiallisessa konversiossa useampi matalaenergiainen fotoni yhdistyy korkeaenergiaiseksi fotoniksi kemiallisen seoksen avulla. Seos koostuu lyijysulfidista ja violantronimolekyyleistä.
Kun valo osuu seokseen, lyijysulfidimolekyylit imevät fotonit itseensä ja muuntavat ne korkeanenergiaisiksi. Tämä aiheuttaa myös seoksen sisältämien violantronimolekyylien konversion. Violantroni jatkaa reaktiota, jolloin jotkut molekyylit jatkavat konvertoitumista vieläkin korkeaenergiaisempaan tilaan, kun taas toiset molekyylit palaavat perustilaansa.
Tärkein seikka tulee tässä: Kun violantronimolekyylit konvertoituvat erityisen korkeaenergiaiseen tilaan, ne alkavat hohtaa energiaa, ja aurinkopaneeli pystyy hyödyntämään sitä.
Tekniikka on vielä suhteellisen tehotonta, mutta tutkijat arvelevat, että siitä voidaan tehdä kymmenen kertaa niin tehokasta kuin nyt, kun kemiallinen seos vaihdetaan kiinteään kalvoon.
Kalvo voidaan asentaa jo olemassa oleviin aurinkopaneeleihin, jolloin myös ne voivat hyödyntää näkymätöntä valoa.