"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