Zoeken

Light management maakt zonnecellen nog dunner en goedkoper

"Zonnecellen met een rendement van 70 procent op lange termijn mogelijk"

Binnen afzienbare tijd verwacht onderzoeksleider en directeur Albert Polman van onderzoeksinstituut AMOLF dat zonnecellen nog efficiënter en goedkoper worden. Een kwestie van ‘light management', legt hij uit. Onlangs werd Polman samen met zijn Amerikaanse collega Harry Atwater gelauwerd met de ENI Renewable and Non-Conventional Energy Prize 2012 voor baanbrekend onderzoek op het gebied van zonneceltechnologie.

De zonneceltechnologie kampt met twee belangrijke problemen, zegt Polman. "Conventionele zonnecellen zetten maar een klein deel van het zonlicht om in elektriciteit. In de praktijk bedraagt de efficiency van zonnecellen tussen 15 en 19 procent. Een belangrijk deel van de energie gaat dus verloren. En, zonnecellen zijn relatief kostbaar door de hoge materiaalkosten. Beide problemen staan een efficiëntere en bredere toepassing van zonnestroom als decentrale duurzame energiebron in de weg." Hij zegt dat deze problematiek voor een deel oplosbaar is door het opvangen en absorberen van zonlicht in de zonnecel te verbeteren. Binnen het zonnecelonderzoek wordt dit ook wel ‘light management' genoemd.

Polman, tevens hoogleraar Photonic materials for photovoltaics aan de Universiteit van Amsterdam, doet al jaren onderzoek naar efficiënte zonnecellen gebaseerd op een nanofotonisch ontwerp. Hij is een van de pioniers van het vakgebied nanofotonica, dat zich richt op het controleren, begrijpen en toepassen van licht op de nanoschaal. Hij werkt sinds 2006 aan het toepassen van nanofotonische concepten in zonnecellen.

Efficiënter
Het onderzoek van Polman en Atwater heeft aangetoond dat door toepassing van slimme nanostructuren in de zonnecel de verschillende kleuren van het licht beter opgenomen worden en het licht veel efficiënter in elektriciteit wordt omgezet. Het rendement van een zonnecel kan worden verbeterd van 20 naar 21, of 22 procent. Op de lange termijn zijn rendementen van 70 procent mogelijk.

Polman: "Het licht wordt verstrooid aan kleine cilindertjes van zilver of silicium, die op het oppervlak worden aangebracht. De afmetingen van deze structuren zijn honderd nanometer, duizend keer dunner dan een menselijke haar. Maar met moderne ‘soft-imprint' technieken is het mogelijk deze nanostructuren goedkoop op een zonnecel te printen."

Dit type nieuwe technologie kan dus leiden tot hogere efficiëntie bij lagere materiaalkosten, zegt hij. "Dat is van groot belang voor zonnecellen die worden gemaakt van schaars natuurlijk materiaal. De nanotechnieken zijn bovendien op grotere schaal toepasbaar. Zonnecellen kunnen daardoor in de nabije toekomst wel tien tot honderd keer dunner worden en met een lagere kostprijs worden geproduceerd."

Volg Energiepodium op Twitter: @energiepodium