En forskargrupp i Stanford har konstruerat en ny typ av solcell. Olyckligtvis har den en verkningsgrad på mindre än en procent, vilket är mycket sämre vanliga solceller som kan ha verkningsgrader runt 15 %. Ändå är Stanfordgruppens solcell en nyhet. Varför? Jo, den består enbart av kol.
I en solcell som används idag har man ett mittenskikt som består av kisel eller någon annan halvledare. När halvledaren träffas av ljus kan elektroner exciteras från valensbandet till ledningsbandet, vilket i korthet betyder att de kan börja röra på sig. Detta ger upphov till en elektrisk ström. Ovanför och under mittenskiktet finns elektroder som leder strömmen vidare från solcellen. Den övre elektroden är lite speciell, eftersom den måste vara både ledande och genomskinlig. Ofta använder man indium-tenn-oxid (ITO), som är genomskinligt och ledande men också skört och dyrt (eftersom indium är ett sällsynt grundämne). ITO används även i pekskärmar.
I Stanford-gruppens cell används så kallade kolnanorör i mellanskiktet och mitt nya favoritmaterial grafen i elektroderna. Kol är ett oerhört vanligt grundämne vilket innebär att solcellerna skulle kunna bli billigare. De kan också göras böjligare, vilket kan vara en fördel om man exempel vill täcka en byggnad med dem. En tredje fördel är att tillverkningsprocessen är enklare och billigare än för vanliga solceller. Den låga verkningsgraden är dock en stor nackdel.
Sällsynta och dyra metaller är vanliga inom energitekniken. Förutom indium i solceller finns det neodymium och dyspropium i magneter i vindkraftverk och kraftfulla batterier innehåller litium. Barium-zirkonium-oxid, som jag arbetar med, måste dopas med den sällsynta jordartsmetallen yttrium för att fungera som önskat. Det måste inte heller handla om att metallen är sällsynt, finns den bara inom ett begränsat område (säg ett eller två länder) kan det ändå vara problematiskt. De frågorna diskuteras bland annat här (o.k., texten är från 2011 men situationen har faktiskt inte förändrats jättemycket).
Jag tror att vi i framtiden kommer att se fler försök att ersätta de sällsynta grundämnena genom att konstruera nya material av mer vanligt förekommande ämnen. I de fall där man absolut inte kan ersätta sällsynta metaller hoppas jag få se mer välfungerande återvinning - det är ju inte som att atomerna försvinner för att de använts en gång.
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar