Aanzienlijke verbeteringen voor zonnecellen mogelijk

Ook op het gebied van zonnecellen ontwikkelt de wetenschap noest voort. Pas verscheen in de online editie van Nature Materials een artikel van Harry Atwater en Albert Polman, getiteld ‘Plasmonics for improved photovoltaic devices’. Waar het op neerkomt is dat de onderzoekers, samen met collega’s in Californië, Utrecht en Eindhoven een nieuwe methode hebben ontwikkeld om ultra-dunne en zeer goedkope zonnecellen te maken. Het vernieuwende aspect zit hem in een laag metalen nanodeeltjes waarmee de zonnecel wordt bedekt. Deze laag verandert de richting van het binnenvallende licht zodat het als het ware in de cel blijft rondkaatsen, in plaats van te reflecteren. De kans dat een foton nu in aanraking komt met een absorberend deeltje (waarmee dan elektriciteit wordt opgewekt) is hierdoor vele malen groter. Doordat het licht parallel aan de zonnecel beweegt, kan het niet aan de cel ontsnappen of er doorheen gaan, zoals infrarood licht dat voorheen bij dunne cellen deed.

De methode is zo efficiënt dat ook andere materialen kunnen worden gebruikt in de zonnecel, waarvan men eerst dacht dat er gewoon te weinig van op aarde was om te benutten. Elektriciteit opwekken met zonnecellen heeft nog steeds een relatief laag rendement en is daardoor duur. Als de zonnecellen met deze methode aanzienlijk goedkoper kunnen worden, worden ze echter competitief met conventionele energiebronnen.

Albert Polman, de leider van het Amsterdamse team: “Deze nieuwe methode maakt het mogelijk zonnecellen te maken die maar een tienduizendste millimeter dik zijn en die toch al alle kleuren van de zon in stroom omzetten. En de techniek is toepasbaar op alle typen zonnecellen, of ze nu gemaakt zijn van silicium, polymeren of andere verbindingen. Het is zelfs zo dat het nu mogelijk wordt op grote schaal zonnecellen van cadmium/tellurium verbindingen te maken. De grootste producent van dunne zonnecellen ter wereld maakt zijn cellen van dit materiaal, met een dikte van twee micrometer. Maar helaas wordt er in de metaalmijnen wereldwijd niet genoeg tellurium gewonnen om deze technologie op zeer grote schaal toe te passen. Met onze technologie kunnen die cellen tien tot twintig keer dunner worden gemaakt en is toepassing op grote schaal wel mogelijk.”

De onderzoekers komen van het FOM-instituut AMOLF. De abstract van de wetenschappelijke publicatie vind je hier.