Nya solceller ett lönsamt alternativ?

Färgämnessolceller skiljer sig från dagens solceller genom att de senare
består av rena halvledarmaterial medan färgämnessolceller är uppbyggda
av en kombination av olika material. Effekten beror på kombinationen av
dessa material. Särskilt kritisk är de relativa energinivåerna för
elektroner i de olika delarna av solcellen. Strömmen i en
färgämnessolcell uppkommer genom att solenergin (ljuset) pumpar upp en
färgämneselektron till en högre energinivå. Den hoppar då in i ett
halvledarmaterial och vandrar genom det till ett ledande substrat.
Elektronen leds sedan ut till en yttre krets där vi kan använda strömmen
den bildar. Elektronen förs sedan tillbaka till färgämnet via en
saltlösning. Därmed är cirkeln sluten och kan börja om på nytt. För att
en ström ska kunna tas ut måste elektronen ha ’nedförsbacke’ genom alla
processer, från det att den slagits loss från färgämnet till dess att
den återvänt.
I sin avhandling har Karin Westermark studerat
färgämne/halvledarsystemet i detalj med hjälp av elektronspektroskopi.
Avhandlingens fokus är att bidra till en grundläggande förståelse av
delprocesserna i färgämnessolcellen, vilket är av stor betydelse vid
optimeringen av solcellen. Resultaten ger bland annat ledtrådar om vilka
egenskaper ett färgämne ska ha för att ge effektiva solceller, något som
kan användas vid design av nya färgämnen.
Bindningen mellan färgämnesmolekylerna och ytan visade sig bero på
vilket halvledarmaterial som användes. Bindningen påverkade färgämnets
egenskaper, vilket innebär att ett färgämne som fungerar bra med en viss
halvledare kan få helt andra egenskaper i kombination med en annan
halvledare. ’Nedförsbacken’ från färgämnet till halvledaren studerades
för olika färgämnen och visade sig vara störst för det färgämne som är
det effektivaste hittills. Detta färgämne hade även andra egenskaper som
skilde det från närbesläktade färgämnen.
Tiden det tar för elektronen att hoppa från färgämnet till halvledaren
har mätts med lasermätningar av andra forskargrupper. Den har visat sig
vara väldigt kort – kortare än tjugofem femtosekunder, d.v.s. tjugofem
miljondels miljarddels sekund, vilket var mätgränsen för metoden. Med
hjälp av elektronspektroskopi kan ännu snabbare förlopp studeras, vilket
gjorts i denna avhandling. Resultaten tyder på att elektronhoppet går
långsammare än sex femtosekunder, och tiden är därmed inramad till
någonstans mellan sex och tjugofem femtosekunder.

Avhandlingens titel: Dye/Semiconductor Interfaces: An Electron
Karin Westermark kan nås på telefon 018-471 35 47
eller e-post karin.westermark@fysik.uu.se
Illustration finns på: www.info.uu.se/pressmapp/KarinW