Förbättrade halvledare omvandlar solljus till vätgas

Dessa halvledande material, kända som kopparoxid (Cu2O), är prisvärda och icke-toxiska och har under lång tid varit ett intressant material för att direkt omvandla solljus till vätgas ur vatten. Prestandan har däremot inte varit i nivå med konventionell teknik med kiselsolceller som kopplas till en elektrolysör som genererar vätgasen.

– Nu har vi avsevärt förbättrat prestandan genom att utveckla en ny metod för att tillverka kopparoxid-materialet, säger Anders Hagfeldt, rektor vid Uppsala universitet.

Bästa möjliga kvalitet

Genom en lösningsbaserad process kunde forskarna tillverka enkristallina filmer av kopparoxid, vilket ger bästa möjliga kvalité av halvledarmaterialet. De ger också unika möjligheter till att studera de grundläggande processerna av ljusinfångning, omvandling och transport av elektriska laddningar i kopparoxiden och slutligen processen för att generera vätgas från en vattenlösning.

– Vi har kunnat visa att laddningarna rör sig snabbare och mer effektiva i vissa riktningar i kopparoxid-kristallen och att en viss specifik yta ger bäst effekt för omvandlingen till vätgas, fortsätter Anders Hagfeldt. Våra tester visade en förbättring på 70 procent jämfört med hittills bästa publicerade resultat som är baserade på kopparoxid. Även stabiliteten förbättrades avsevärt.

Enligt forskarna visar resultatet hur billiga material kan tillverkas med högkvalitativa egenskaper för att driva övergången från fossila bränslen till rena och hållbara bränslen som även kan lagras. De menar att dessa typer av material kan ha en avgörande roll i energiomställningen, även om det fortfarande återstår mycket forskning.

Märta Gross Hulth