Amerikaanse onderzoekers ontwikkelen thermische zonnecel voor warmtebatterijen

De onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) en het National Renewable Energy Laboratory (NREL) stellen dat het rendement van hun vinding hoger is dan dat van een traditionele stroomturbine.

Vervolgonderzoek
De thermische zonnecel (tpv-cel) die zonlicht omzet in warmte kan volgens de wetenschappers ingezet worden om overtollige energie van hernieuwbare-energiebronnen op te slaan in warmtebatterijen. Wanneer de energie weer nodig is, zoals op bewolkte dagen, zet de tpv-cel de warmte om in elektriciteit en stuurt deze energie naar het elektriciteitsnet.

Met de nieuwe tpv-cel heeft het onderzoeksteam met succes de belangrijkste onderdelen van het systeem gedemonstreerd in afzonderlijke, kleinschalige experimenten. In een vervolgonderzoek worden de onderdelen geïntegreerd en gedemonstreerd in een volledig operationeel systeem. Van daaruit hopen de wetenschappers het systeem op te schalen om door fossiele brandstoffen aangedreven elektriciteitscentrales te vervangen en een volledig koolstofarm elektriciteitsnet mogelijk te maken dat volledig gevoed wordt door hernieuwbare energie.

Hogere bandgap
Net als zonnecellen kunnen tpv-cellen worden gemaakt van halfgeleiders met een bepaalde bandgap. Als een foton met voldoende energie door het materiaal wordt geabsorbeerd, kan het foton een elektron over deze bandgap ‘schoppen’, waardoor het elektron vervolgens kan geleiden en elektriciteit kan opwekken.

Tot op heden hebben de meeste tpv-cellen slechts een efficiëntie van ongeveer 20 procent bereikt, met een record van 32 procent. Dit omdat ze zijn gemaakt van materialen met een relatief lage bandgap die fotonen met een lagere temperatuur en met een lage energie omzetten.

In het nieuwe tpv-ontwerp is geprobeerd fotonen met hogere energie te vangen van een warmtebron met een hogere temperatuur, waardoor energie efficiënter werd omgezet. De nieuwe cel van het team doet dit met materialen met een hogere bandgap.