Intelligent laser ger optimala solceller
Lasrar är numera viktiga hjälpmedel när man vill förstå exakt vad som händer ända ner på atomär nivå vid kemiska reaktioner. Med en ny metod kallad koherent kontroll eller kvantkontroll har lasrar kunnat påverka kemiska reaktioner så att slutprodukterna blir helt andra föreningar än vad man i enlighet med kemins lagar kunde ha förväntat sig. Den enda svenska forskningsgruppen på det här området finns vid Lunds universitet och dennna har nu demonstrerat ett nytt sätt att använda metoden – på solceller.
Gruppen som finns på Avdelningen för kemisk fysik och leds av Tönu Pullerits och Arkady Yartsev publicerar sina rön i senaste numret av Physical Review Letters. De har utsatt solceller av s k grätzeltyp för laserljus och lyckats öka snabbheten i elektronöverföringarna, en process av avgörande betydelse i transformationen av ljus till elektrisk energi.
– Syftet har inte varit att få fram bättre solceller men våra rön kan leda till att man kanske kan konstruera bättre grätzelceller. Grätzelceller är baserade på titandioxid och konventionella solceller på kisel. Effektiviteten är fortfarande högst hos de kiselbaserade cellerna men grätzelceller är betydligt billigare och fortfarande mycket utvecklingsbara och anses därmed ha en stor framtida potential, säger Tönu Pullerits och tillägger:
– Vårt syfte är grundvetenskapligt. Vi vill lära oss mer om hur kemiska reaktioner går till och det var därför vi bestämde oss för att använda metoden på solceller.
Det krävs mycket komplicerade beräkningar för att bestämma hur laserbestrålningen ska se ut för att driva en reaktion i den ena eller andra riktningen. Därför låter man – lite tillspetsat – naturen själv räkna ut detta.
– I utgångsläget genererar lasern slumpartat pulser av olika längd och våglängd. Den prövar sig sedan fram och optimerar undan för undan sitt mönster tills vi får den önskade slutprodukten, förklarar Arkady Yartsev. Programmet som styr detta bygger faktiskt på en algoritm vi lånat från evolutionsgenetikerna. Man skulle kunna säga att det är darwinism tillämpad i fysikens och kemins värld. Generationerna avlöser varandra, somliga individer visar sig vara bättre anpassade än andra och får rikligt med avkomma. De bäst lämpade kombinationerna lever vidare.
Kontaktinformation
För ytterligare information nås Tönu Pullerits på tel 046 222 81 31 och Arkady Yartsev på tel 046 222 08 65. Artikeln i Physical Review Letters heter Control of Electron Transfer Pathways in a Dye Sensitized Solar Cell. Förutom Pullerits och Yartsev står Ben Brüggemann, Juan Angel Organero och Torbjörn Pascher som författare.
