Solceller tar opp energien i lyset fra sola, men de klarer ikke å ta opp alt. Det ville Per-Anders Stensby Hansen gjøre noe med. Han begynte å eksperimentere med lyskonvertering. Solcellene tar for det meste opp synlig lys. Ved å konvertere ultrafiolett stråling og varmestråling til synlig lys ville det være mulig å ta opp mer av solenergien.
– Det finnes grunnstoffer i periodesystemet som er suverene på akkurat dette, men de er ekstremt dårlig på å ta opp lys, ifølge Hansen.
Andre stoffer kan være veldig gode på å fange opp lys, men lite egnede til å konvertere det. Problemet er at disse stoffene ikke vil samarbeide av seg selv.
Vi trenger mangfold og samarbeid for å lage fremtidens materialer
– Vi trenger et mangfold av stoffer, og få dem til å samarbeide, hvis vi skal klare å lage de materialene vi trenger, forklarer Hansen.
Han forteller at stoffene i periodesystemet som er virkelig gode på å sende ut lys i ulike farger er Lantanoidene. Det er en rekke med grunnstoffer som finnes helt nederst, ofte i en egen bolk, i periodesystemet. Det er totalt 14 lantanoider.
For å klare å lage materialer som kan konvertere lys til akkurat den bølgelengden han ville ha trengte han et stoff som kunne ta opp energien i sollyset.
– Det finnes organiske molekyler som er gode på å ta opp lys fra sola, forklarer han, men de er veldig dårlige på å gjøre den avanserte konverteringen vi trengte.
Ved å bygge lantanoider og ulike aromatiske forbindelser lag på lag, har han klart å finjustere prosessen.
– Vi kan se på det som å bygge opp et nabolag av kjemiske stoffer som samarbeider godt med hverandre, sier Hansen.
Han mener at det er mulig å få stoffene til å konvertere UV-lys til alle farger i det synlige spekteret.
– Vi har funnet organiske forbindelser som kan ta opp UV-lys og konvertere det til blått og lilla lys på egenhånd, forklarer han. For å lage rødt og grønt lys må vi i tillegg ha grunnstoffene Europium og Terbium.
Enten tar Einstein feil, eller så finnes mørk energi
Oransje var det største utfordringen
Den største utfordringen var å lage noe som sender ut oransje lys. Det skyldes at de måtte bruke grunnstoffet Samarium.
– Samarium klarer ikke å samarbeide direkte med organiske forbindelser, forteller Hansen. Vi måtte ha en «diplomat» imellom dem. Stoffet som viste seg å ha de nødvendige diplomatiske egenskapene var Terbium, forteller Hansen.
Hansen forteller at det er mulig å finjustere fargen de får, ved å velge forskjellige grunnstoffer og lage ulike krystallstrukturer.
Konvertering har mange bruksområder
Hansen forteller at oppkonvertering av lys, altså å få infrarødt lys til å bli synlig lys, har mange bruksområder. Han nevner biomarkering og ulike typer laserteknologi. Nedkonvertering er å få ultrafiolett stråling til å bli synlig lys. Begge disse kan konvertere lasere og LED-lys til andre farger, men ingen av disse klarer å konvertere sollys i dag fordi det er vanskeligere. Hansens prosjekt viser imidlertid at det er mulig.
– Det at vi får til å sende ut oransje lys viser at prinsippet fungerer, forklarer han. Vi får stoffer til å samarbeide på nano- og subnanonivå.
I løpet av høsten 2023 begynner arbeidet med å få dette til å fungere i andre sammenhenger.
– Når vi snakker om fremtidens energiløsninger må vi ta i bruk alle mulighetene, ikke legge alle eggene i én kurv, mener Hansen.
Oppkonverteringsløsningen han skal jobbe med vil kunne være relevant for å bruke sollys til å lage grønt hydrogen. I alle fall er det én mulighet som Hansen har skissert.
– Vi skal jobbe med å gjøre synlig lys til UV-lys. På den måten blir lyset mer tilgjengelig i ulike energi-konsepter.
