Meny

Javascript verkar inte påslaget? - Vissa delar av Lunds universitets webbplats fungerar inte optimalt utan javascript, kontrollera din webbläsares inställningar.
Du är här

Forskningsgenombrott kan ge billigare och miljövänliga solceller

Forskare från Lunds universitet har hittat ett nytt sätt att fånga in energi från solljuset – med hjälp av molekyler som innehåller järn. Resultatet presenteras i det senaste numret av Nature Chemistry. Förhoppningen är att kunna utveckla effektivare och miljövänligare solceller.
soluppgång

Solenergi är en outtömlig resurs som vi bara utnyttjar i begränsad omfattning idag. Forskare runt om i världen försöker därför hitta nya effektivare sätt att utnyttja energin i solljuset.

Den teknik forskarna i Lund arbetar med är solceller bestående av en tunn nanofilm av titandioxid och ett färgämne som fångar in solenergin. De bästa solcellerna av denna typ använder idag färgämnen som innehåller metallen rutenium, ett mycket sällsynt och dyrt grundämne.

– Många forskare har försökt ersätta rutenium med järn men utan att lyckas. Alla tidigare försök har resulterat i molekyler som omvandlar ljusenergin till värme i stället för elektroner, något som krävs för att solcellerna ska generera elström, säger Villy Sundström, professor i kemisk fysik vid Lunds universitet.

Det forskare från Kemicentrum i Lund, i samarbete med Uppsala universitet, nu har lyckats med är att framställa ett färgämne baserat på järn som klarar av att omvandla ljus till elektroner med nästan 100-procentig verkningsgrad.

─ Fördelen med att använda järn är att det är ett vanligt förekommande grundämne i naturen. Det kan ge billiga och miljövänliga solenergitillämpningar i framtiden, säger Kenneth Wärnmark, professor i organisk kemi vid Lunds universitet.

Genom att kombinera experimenten med avancerade datorberäkningar kan forskarna förstå i detalj vad som krävs för att järnmolekylerna ska fungera. Denna kunskap används nu för utveckla färgämnen av järn som forskarna hoppas ska bli ännu bättre. Ytterligare forskning behövs för att det nya solcellsfärgämnet ska kunna användas i praktiken, men förhoppningarna är stora.

– Resultatet från studien tyder på att solceller baserade på dessa material kan bli minst lika effektiva som dagens baserade på rutenium eller andra sällsynta metaller, säger Villy Sundström.

Upptäckten kan också vara en väg framåt för forskningen kring solbränsle där växternas fotosyntes efterliknas genom att vatten och koldioxid omvandlas till energirika molekyler, solbränsle, med hjälp av solljus.

– Vi ser framför oss att de nya järnmolekylerna också skulle kunna driva de kemiska reaktionerna som bildar solbränslet, säger Kenneth Wärnmark.

Forskarna har arbetat med att utveckla färgämnessolceller baserade på järn i tre år och är överraskade över hur snabbt de hittade ett färgämne som kan fånga in solljuset så här effektivt.

– Oftast tar det längre tid att nå framgång i forskningen än vad man hoppas och tror, säger Villy Sundström. För en gångs skull var det motsatsen!

Text: Nina Nordh

Studien som nu har publicerats i Nature Chemistry är ett samarbete mellan forskare från flera avdelningar vid Lunds universitet, samt forskare från Uppsala universitet.

Publikation: Iron sensitizer converts light to electrons with 92 % yield. (Nature Chemistry, Published online 12 October 2015)

 

Kontakt

Villy Sundström, professor i kemisk fysik, Kemicentrum vid Lunds universitet
046-2224690
villy.sundstrom [at] chemphys.lu.se

Kenneth Wärnmark, professor i organisk kemi, Kemicentrum vid Lunds universitet
046-2228217
kenneth.warnmark [at] chem.lu.se

Petter Persson, universitetslektor, Teoretisk kemi vid Lunds universitet
046-2223311
Petter.Persson [at] teokem.lu.se

Mer om forskningen

För att hejda klimatförändringarna måste vi avsevärt reducera vår användning av fossila bränslen och gå över till förnyelsebara bränslen utan nettoutsläpp av koldioxid. Det långsiktigt hållbara alternativet är solenergi som kan omvandlas till elektricitet eller bränsle.

Ett stort problem med dagens solenergiteknik är dock att den innehåller sällsynta, dyrbara och miljöfarliga ämnen. För storskalig användning av solenergi krävs att sådana ämnen ersätts med billiga, vanligt förekommande och miljövänliga. Rutenium är ett ytterst sällsynt grundämne, med en total förekomst av endast 5000 ton i jordskorpan (0,004 ppm), som används i många solcellsmaterial och katalysatorer.

Att ersätta rutenium med järn, det fjärde vanligaste grundämnet i jordskorpan, skulle öppna vägen mot billig och miljövänlig solenergi. Det är målsättningen med arbetet från Lunds Universitet som nu publiceras i novembernumret av Nature Chemistry.

Länk till artikeln i Nature Chemistry: Iron sensitizer converts light to electrons with 92% yield

Senaste artiklar

2017-11-21
Varmare klimat förändrar Skånes flora
Varmare klimat förändrar Skånes flora
2017-11-14
Internationell hållbarhetskonferens vid Ekonomihögskolan i Lund
Internationell hållbarhetskonferens vid Ekonomihögskolan i Lund
2017-11-13
Hur fortsätter arbetet med hållbarhet i utbildningen?
Hur fortsätter arbetet med hållbarhet i utbildningen?
2017-11-07
Climathon Lund 2017
Climathon Lund 2017
2017-11-06
Lunds universitet på klimatmötet COP23 i Bonn 6 till 17 november
Lunds universitet på klimatmötet COP23 i Bonn 6 till 17 november

Lunds universitets hållbarhetsforum
Sölvegatan 37
223 62 Lund

contact [at] sustainability.lu.se