Udnyttelse af solens energi:Ny teknik forbedrer kunstig fotosyntese

At omdanne solenergi til en brugbar form er en reel udfordring. En teknik er at bruge halvledere til at lagre energien som brint. Desværre, de mest effektive halvledere er ikke de mest stabile. Et Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (Schweiz) team har netop opdaget, at det er muligt at beskytte halvlederen med et ensartet lag, der kun er et par nanometer tykt.

Denne opdagelse vil gøre det muligt at forbedre fotoelektrokemiske celler. På samme måde som planter bruger fotosyntese til at omdanne sollys til energi, disse celler bruger sollys til at drive kemiske reaktioner, der i sidste ende producerer brint fra vand. Processen indebærer at bruge et lysfølsomt halvledende materiale såsom kobberoxid til at tilvejebringe den nødvendige strøm til at brænde reaktionen. Selvom det ikke er dyrt, oxidet er ustabilt, hvis det udsættes for lys i vand. Forskning af Adriana Paracchino og Elijah Thimsen, offentliggjort 8. maj, 2011 i tidsskriftet Naturmaterialer , viser, at dette problem kan overvindes ved at dække halvlederen med en tynd film af atomer ved hjælp af teknikken til atomlagdeponering (ALD).

Under tilsyn af professor Michael Grätzel i EPFL's Laboratory of Photonics and Interfaces, de to forskere opnåede denne bemærkelsesværdige bedrift ved at kombinere teknikker, der blev brugt i industriel skala, og derefter anvende dem på problemet med at producere brint. Med deres proces, kobberoxid kan enkelt og effektivt beskyttes mod kontakt med vand, gør det muligt at bruge det som en halvleder. Fordelene er mange:kobberoxid er rigeligt tilgængelig og
billig; beskyttelseslaget er helt uigennemtrængeligt, uanset overfladens ruhed; og processen kan let skaleres op til industriel fremstilling.

En lovende teknik

Forskergruppen udviklede teknikken ved at "dyrke" lag af zinkoxid og titaniumoxid, et atom-tykt lag ad gangen på kobberoxidoverfladen. Ved at bruge ALD -teknikken, de var i stand til at kontrollere tykkelsen af ​​det beskyttende lag ned til præcisionen af ​​et enkelt atom over hele overfladen. Dette præcisionsniveau garanterer halvlederens stabilitet og bevarer hele dets brintproducerende effektivitet. Det næste trin i forskningen vil være at forbedre beskyttelseslagets elektriske egenskaber.

Ved hjælp af bredt tilgængelige materialer og teknikker, der let kan skaleres op, bringer den "grønne" fotoelektrokemiske produktion af brint tættere på industrien
interesse.