Ett team av forskare vid Florida State University är banbrytande på innovativa sätt för solceller att absorbera och använda infrarött ljus, en del av solspektrumet som vanligtvis inte är tillgängligt för solcellsteknik.

Deras arbete publiceras i två nya studier som publicerats i tidskriften Materia och den Journal of Physical Chemistry Letters .

"Vi arbetar med en process för att optimera solcellernas effektivitet, "sade biträdande professor i kemi och biokemi Lea Nienhaus." Huvuddrivningen är att optimera denna process för solapplikationer. "

Nienhaus och postdoktor Sarah Wieghold skapade en ny metod för solceller för att underlätta en process som kallas fotonkonvertering. Vid fotonkonvertering, två lågenergifotoner omvandlas till en högenergifoton som avger synligt ljus.

Vanligtvis, dessa enheter har använt metallorganiska molekyler eller halvledarnanokrystaller för att sensibilisera fotonkonvertering, men Nienhaus och Wieghold använde en tunnfilm av blyhalogenidperovskiter, ett lovande solcellsmaterial. Perovskiten är kopplad till ett kolväte som kallas rubren, som avger det uppkonverterade ljuset.

Tanken bakom denna process är att skapa mer effektiva solceller som kan upptäcka och använda infrarött ljus. Våglängder i det infraröda spektrumet har inte tillräckligt med energi för att excitera elektronerna i en typisk solcell och är därför inte en livskraftig energikälla.

"Det betyder att det finns en stor mängd av solspektrumet som inte kan absorberas av en solcell, "Nienhaus sa." Vi vill göra infrarött ljus till en våglängd som kan ses och användas av en solcell. "

För att förbättra enhetens effektivitet, forskarna behövde skapa en perovskitfilm som hade rätt tjocklek. De testade filmer som var 20, 30, 100 och 380 nanometer tjock. När tjockleken var över 30 nanometer, uppkonverteringsprocessen blev effektiv under solförhållanden.

"För att optimera enhetens prestanda, vi ändrade tjockleken på vår absorberare-perovskitfilmen med blyhalogenid, " Hon sa.

När Nienhaus och Wieghold körde testerna, de upptäckte också att enheterna betedde sig på ett ovanligt sätt.

Även om enheten förvandlade det infraröda ljuset till synligt ljus, perovskiten absorberade också en del av det synliga ljuset som skapades i uppkonverteringsprocessen.

"Det finns en avvägning med att använda perovskitfilmen, "Wieghold sa." Mer synligt ljus skapat i rubren betyder inte att mer ljus kommer ut ur enheten, vilket är kontraintuitivt. "

Som ett resultat, mer detaljerad enhetsteknik krävs för att optimera förhållandet mellan infrarött ljus i, kontra synligt ljus ur enheten, sa forskare.