Gennembrud for brug af solenergi
Ny forskning åbner muligheder for nye – og langt mere effektive – måder at omdanne solenergi til elektricitet. Det er professor Sergey I. Bozhevolnyi fra Institut for Teknologi og Innovation, der står bag denne forskning, som i dag bliver offentliggjort i det anerkendte tidsskrift Nature Communications.
Den nye teknik, der er baseret på nano-optik, introducerer en måde hvorpå, man kan bruge metaller til at omdanne lys til elektricitet med ekstremt lille spild.
Løsning: Sort metal med nano-fokusering
Forskerholdet har fundet en ny tilgang til at omdanne skinnende metaller som guld, sølv og platin til sort metal ved at ændre overfladens nano-struktur. Når metallet er ’sort’ betyder det, at størstedelen af det lys, der rammer overfladen, bliver absorberet af metallet, hvorved lyset bliver omdannet til varme.
Indtil nu har det kun været muligt at opnå denne effekt (sort metal) ved at ødelægge metallets overflade med intens laserlys, hvilket skaber sod og andre tilfældige partikler. Tidligere systematiske løsninger har kun haft absorption i et meget begrænset bølgelængdeområde, hvorved der opstår en masse energispild.
”Vores tilgang er også konceptuel ny, fordi vi arbejder med ’nano-fokusering’ af lyset. Det er en metode, som kun har været kendt i de sidste 10 år. Det betyder, at lyset konstant bliver presset ind i en smal metalrille, indtil det stopper og bliver absorberet. Denne fokusering gør lysabsorptionen ekstremt effektiv, så omkring 96% absorberes i et bredt bølgelængdeområde,” siger Sergey I. Bozhevolnyi.
Teknik mindsker spild
Metoden kan anvendes i forskellige sammenhænge, men professoren ser et stort potentiale inden for thermophotovoltaics, der handler om at omdanne varme til elektricitet via lys (fotoner), som fx når solenergi bliver til elektricitet.
Generelt gælder det, at forskellige opvarmede materialers lysudsendelse farvemæssigt vil være den samme som deres absorptionsspektrum. Det vil sige, at hvis overfladen kun absorberer blåt lys, vil den i princippet også kun kunne udsende blåt lys, når materialet opvarmes.
”Vores sorte metal vil i høj grad øge effektiviteten af den varme, der opstår ved energikonverteringen, hvorved vi får mere elektricitet. Teknikken kan derfor anvendes som kompakte energibesparende elektriske generatorer uden nogen bevægelige dele,” forklarer han og fortsætter:
”Metoden kan vise sig at være en langt bedre måde at omdanne solenergi til elektricitet i forhold til det, vi gør i dag. Der er klare tegn på, at almindelige solceller er mindre effektive end den type af generatorer, vi arbejder med. Hvis vi optimerer metoden, så kan spildproblemet ved solenergi løses,” siger han og peger på, at der også en principiel maxgrænse for de almindelige solcellers effektivitet.
Billigere løsning er næste skridt
Nature Communications bliver nærlæst af forskere fra hele verden, og derfor vil offentliggørelsen af resultaterne spille en afgørende rolle i fremtiden:
”Vores konklusioner vil stimulere andre forskere, der arbejder inden for samme felt, til at udvikle videre på vores koncept,” siger Sergey I. Bozhevolnyi.
“Det næste skridt er at undersøge andre og billigere metaller, så vi kan arbejde videre mod en løsning, der kan bruges i praksis. Vi vil også prøve at finde mere økonomiske og produktionsvenlige metoder til at fabrikere disse overfladestrukturer.”
Artiklen ‘Plasmonic black gold by adiabatic nanofocussing and absorption of light in ultra-sharp convex grooves’ er offentliggjort I dag i Nature Communications.
For mere information kontakt
Professor Sergey I. Bozhevolnyi, Institut for Teknologi og Innovation, tlf. 6550 7341 / mob: 20585128 / seib@iti.sdu.dk