Natuurkundige dr. ir. Bram Hoex (29) en collega’s van de TU Eindhoven hebben in samenwerking met het Duitse Fraunhofer Instituut het rendement van een belangrijk type zonnecel verbeterd van 21,9 tot 23,2 procent. Dit nieuwe wereldrecord wordt woensdag 14 mei gepresenteerd op een grote conferentie over zonne-energie in het Amerikaanse San Diego. Verantwoordelijk voor de verbetering is een ultradun laagje aluminiumoxide aan de voorkant van de cel. De rendementsverbetering brengt de doorbraak van zonne-energie een stap dichterbij.
Een verbetering van ruim 1 procent (in absolute zin) lijkt in eerste instantie wellicht bescheiden; toch kan het zonnecelfabrikanten miljoenen opleveren. Een hoger rendement is namelijk een zeer doeltreffende manier om de kostprijs van zonne-energie te verlagen. De panelen zelf worden er iets duurder op, maar verdienen dat ruim terug door tijdens hun levensduur meer energie op te wekken.
Volgens Hoex’ berekeningen kan deze rendementsverbetering de omzet van een productielijn voor zonnecellen per jaar met vijf miljoen euro verhogen. Het aanbrengen van het laagje aluminiumoxide kost naar verwachting veel minder dan dat. Daardoor zou de elektriciteit uit zonlicht uiteindelijk veel goedkoper kunnen worden.
Een zonnecel in werking. Zonnecellen bestaan uit halfgeleiders. Zonlicht kan elektronen losmaken uit de atomen in die halfgeleider, die dan door een elektrisch circuit gaan lopen. De achterblijvende gaten in het rooster hebben netto een positieve lading en bewegen de andere kant op: naburige elektronen schuiven het gat in, dat zich zo ‘verplaatst’. bron: Resources and Protection Technology.
Flinterdun
Hoex kreeg de verhoging van het rendement voor elkaar door een flinterdun laagje (ongeveer 30 nanometer) aluminiumoxide neer te leggen op de voorkant van een kristallijnen silicium zonnecel. Dit laagje heeft een ongekend hoog aantal ingebouwde negatieve ladingen, die ervoor zorgen dat het normaal gesproken aanzienlijke energieverlies aan het oppervlak bijna wordt opgeheven. Van al het zonlicht dat op deze zonnecel valt, wordt nu 23,2 procent omgezet in elektrische energie. Voorheen was dat 21,9 procent; relatief gezien is dat een verbetering van 6 procent.
Zonnecellen zijn al jaren een grote belofte voor het deels oplossen van het energieprobleem. De zon gaat elke dag op en zonnecellen zijn goed te gebruiken op normaal gesproken nutteloze oppervlakken. Ook biedt zonne-energie kansen voor armere landen: juist die hebben vaak veel zon. Naar verwachting zal de prijs van stroom uit zonnecellen binnen tien tot vijftien jaar vergelijkbaar zijn met die van ‘gewone’ stroom uit fossiele brandstoffen. bron: NREL.
Nederlandse bedrijf OTB Solar
Het flinterdunne laagje aluminiumoxide, ontwikkeld binnen de groep Plasma & Materials Processing, leidt mogelijk tot een technologische innovatie in de zonnecelwereld. Verschillende grote zonnecelfabrikanten hebben inmiddels al interesse getoond. Vanwege de grote belofte van zijn werk werd een deel van Hoex’ promotieonderzoek betaald door de ministeries van EZ, OCW en VROM.
Zie verder
- Wereldrecord silicium zonnecel door ultradunne lagen
- Eindhovens nanolaagje verbetert zonnecellen
- Houdbare zonnecel (Kennislinkartikel)
- Energietransfer in ‘natuurgebaseerde’ zonnecel sterk verbeterd (Kennislinkartikel)
- Gronings onderzoek maakt plastic zonnecel efficiënter en doorzichtig (Kennislinkartikel van de RUG)
- Zonne-energie beter benutten (Kennislinkartikel van Marianne Vincken)
- Prototype zonnecel eet regenboog (Kennislinkartikel)
- Zonnecel efficiënter met lood en selenium (Kennislinkartikel)
- Siliciumverbinding verpest zonnecellen
- Organische zonnecellen (Kennislinkartikel uit Archimedes)
- Op zoek naar de heilige graal (Kennislinkartikel uit Gewoon Bijzonder)