Wetenschappers Oxford presenteren zonnefolie met 27 procent rendement

De wetenschappers spreken van ‘een revolutionaire aanpak’ die steeds meer zonne-energie kan opwekken zonder dat er zonnepanelen op basis van silicium nodig zijn. In plaats daarvan coaten ze een nieuw energieopwekkend materiaal op het oppervlak van alledaagse voorwerpen zoals rugzakken, auto’s en mobiele telefoons.

Meerdere lichtabsorberende lagen
Het ontwikkelde lichtabsorberende materiaal is voor het eerst dun en flexibel genoeg om aan te brengen op het oppervlak van bijna elk gebouw of gewoon voorwerp. Door gebruik te maken van een techniek die in Oxford is ontwikkeld, waarbij meerdere lichtabsorberende lagen in 1 zonnecel worden gestapeld, hebben ze een breder bereik van het lichtspectrum benut. Hierdoor kan meer energie worden opgewekt uit dezelfde hoeveelheid zonlicht.

De 27 procent efficiëntie van het ultradunne materiaal, dat gebruikmaakt van deze zogenaamde multi-junctionbenadering, is officieel gecertificeerd door het Japanse nationale instituut voor geavanceerde industriële wetenschap en technologie (AIST). De zonnefolie evenaart voor het eerst de prestaties van traditionele, enkellaags siliciumzonnecellen.

Meer dan 45 procent
‘In slechts 5 jaar experimenteren met onze stapeling, oftewel multi-junctionbenadering, hebben we de energieomzettingsefficiëntie verhoogd van ongeveer 6 naar meer dan 27 procent’, aldus Shuaifeng Hu van de Oxford University Physics. ‘Dat is dicht bij de grenzen van wat pv-systemen met één laag vandaag de dag kunnen bereiken. Wij geloven dat deze benadering na verloop van tijd fotovoltaïsche apparaten in staat kan stellen om veel hogere rendementen te bereiken, van meer dan 45 procent.’

150 keer dunner
De onderzoekers benadrukken de veelzijdigheid van het nieuwe ultradunne en flexibele materiaal. Met een dikte van iets meer dan 1 micron is het bijna 150 keer dunner dan een siliciumwafer van traditionele zonnecellen voor zonnepanelen.

In tegenstelling tot bestaande pv-materialen, die meestal worden toegepast op silicium- zonnepanelen, kan het materiaal daardoor op bijna elk oppervlak worden aangebracht. ‘Door nieuwe materialen te gebruiken die als coating kunnen worden aangebracht, hebben we laten zien dat we silicium kunnen nabootsen en overtreffen, terwijl we ook aan flexibiliteit winnen’, aldus onderzoeker Junke Wang. ‘Dit is belangrijk omdat het meer zonne-energie belooft zonder dat er zoveel op silicium gebaseerde zonnepanelen of speciaal gebouwde zonneparken nodig zijn.’

Nieuwe industrie
‘De nieuwste innovaties op het gebied van zonne-energiematerialen en -technieken die in onze laboratoria worden gedemonstreerd, kunnen een platform worden voor een nieuwe industrie, waarin materialen worden gemaakt om op een duurzamere en goedkopere manier zonne-energie op te wekken door gebruik te maken van bestaande gebouwen, voertuigen en voorwerpen’, aldus Henry Snaith, hoogleraar Hernieuwbare Energie aan de natuurkundefaculteit van de Universiteit van Oxford.

De onderzoekers geloven dat hun aanpak de kosten van zonne-energie verder zal verlagen en het ook de meest duurzame vorm van hernieuwbare energie zal maken. Wang hierover: ‘We kunnen ons voorstellen dat perovskietcoatings op meer soorten oppervlakken worden aangebracht om goedkope zonne-energie op te wekken, zoals het dak van auto’s en gebouwen en zelfs de achterkant van mobiele telefoons. Als er op deze manier meer zonne-energie kan worden opgewekt, hoeven we op de langere termijn minder siliciumpanelen te gebruiken of steeds meer zonneparken te bouwen.’