Je leest:

Gronings onderzoek maakt plastic zonnecel efficiënter en doorzichtig

Gronings onderzoek maakt plastic zonnecel efficiënter en doorzichtig

Een zonnecel uit silicium is relatief zwaar, breukgevoelig en bovendien duur in de productie. Met kunststof is het mogelijk lichtere, flexibele en goedkopere zonnecellen te maken. Alleen werken deze nog niet zo goed: ze leveren relatief weinig elektriciteit. Afshin Hadipour van de Rijksuniversiteit Groningen is één van de eerste onderzoekers die er in slaagde het rendement van de plastic zonnecel te verhogen door verschillende lichtgevoelige laagjes op elkaar te stapelen. Daarnaast onderzocht hij een nieuw type plastic zonnecel dat half doorzichtig is. Je zou er bijvoorbeeld een raam van kunnen maken. Dat vergroot de toepassingsmogelijkheden van de kunststof zonnecellen. Hadipour promoveert op 7 december.

De meest toegepaste zonnecellen zijn gemaakt van silicium, volgens een technologie die hoge investeringen en veel energie vergt. Overal ter wereld zijn onderzoekers daarom bezig alternatieven voor de silicium zonnecel te ontwikkelen. Een van die alternatieven is de plastic zonnecel. Volgens Hadipour hebben plastic zonnecellen een aantal belangrijke voordelen, waarvan de belangrijkste is dat ze op een relatief simpele en goedkope manier gemaakt kunnen worden. Toch is de plastic zonnecel nog niet in de winkels te koop, omdat het rendement altijd een stuk lager was dan die van silicium zonnecellen. Hadipour heeft daarom gewerkt aan een methode om plastic zonnecellen te maken met een hoger rendement.

In industriële laboratoria wordt hard gewerkt aan kunststof zonnecellen. Bron: Siemens/Konarka, Advanced Functional Materials

Extreem dun

In een plastic zonnecel liggen kunststofmoleculen (polymeren) in een extreem dun laagje naast elkaar. Het is maar honderd nanometer dik, dat is een tienduizendste van een millimeter. In zo’n laagje is maar een klein deel van het kleurenspectrum van zonlicht in energie om te zetten. Daarom heeft Hadipour bij het Groningse Zernike Institute for Advanced Materials geprobeerd om zonnecellen te maken die uit twee laagjes zijn opgebouwd. Eén laag die blauw licht kan absorberen, en daarboven een laag die een andere kleur kan absorberen – bijvoorbeeld rood licht. Daardoor wordt het rendement van de zonnecel groter.

Het op elkaar stapelen van plastic zonnecellen is makkelijker gezegd dan gedaan, omdat je een manier moet bedenken waarbij de twee polymeerlagen tijdens het productieproces niet gaan mengen. Daar is Hadipour nu wél in geslaagd. Hij paste een speciale scheidingslaag toe en daarmee is hij een van de eerste onderzoekers die zo’n ‘polymer tandem solar cell’ kunnen maken.

Het idee achter tandemzonnecellen: afzonderlijke laagjes nemen verschillende kleuren op. Daarmee verhoog je het rendement van de zonncellen. Bron: www.resosol.org

Zonnecel als raam

Hadipour heeft ook gewerkt aan een doorzichtige zonnecel. In een normale zonnecel zit een dun spiegelend laagje dat de lichtabsorptie vergroot en zo het rendement verhoogt. Maar daar kun je niet doorheen kijken. Hadipour is daarom op zoek gegaan naar een doorzichtig materiaal dat ook zonder zo’n spiegelend hulplaagje toch voldoende licht kan absorberen. Hij kwam uiteindelijk uit bij een fluorescerend materiaal dat in staat is licht vast te houden. Daardoor blijft het rendement hoog en kun je de zonnecel ook gebruiken als raam. Grote flats of kantoorgebouwen zouden met dit soort zonnecellen in theorie een flinke hoeveelheid energie kunnen opwekken.

Volgens Hadipour zijn de mogelijkheden van plastic zonnecellen eindeloos. ‘Plastic zonnecellen zijn licht en flexibel. We kunnen ze maken in alle soorten en maten en in allerlei verschillende kleuren. Je kan ze bijvoorbeeld op een jas aanbrengen, waardoor je met zonne-energie je MP3-speler kan opladen." Een ander idee is om zonnecellen te combineren met batterijen en een LED (Light Emitting-Diode). Dan kan de zonnecel overdag energie opwekken, en de LED ’s avonds licht geven. Hadipour schat dat de eerste plastic zonnecellen binnen twee jaar op de markt verschijnen. ’De ontwikkeling is nu echt in een stroomversnelling gekomen.’

De Amerikaanse producent SCOTTEVEST (SeV) biedt jacks aan met een zonnecel module om in de wildernis je elektronica te kunnen opladen. De PowerFLEX™ zonnepanelen van fabrikant Global Solar zijn niet gemaakt van kunststof maar van hele dunne laagjes koper indium gallium diselenide (CIGS) op een flexibel substraat. En ze zijn prijzig: het jack wordt voor zo’n 350 dollar aangeboden, de zonnemodule voor 150 euro. Bron: www.scottevest.com

Zie ook:

Dit artikel is een publicatie van Rijksuniversiteit Groningen (RUG).
© Rijksuniversiteit Groningen (RUG), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 28 november 2007

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.