Nieuwe methode om efficiëntie van zonnepanelen te verbeteren

Rijksuniversiteit Groningen ontdekt dat energie van hete elektronen in zonnepanelen is op te vangen door een perovskiet halfgeleider te combineren met de organische stof bathophenanthorline.

Trefwoorden: #bandkloof, #bathophenanthorline, #bphen, #elektron, #energie, #foton, #halfgeleider, #licht, #Maxim Pshenichnikov, #nano, #Nanyang Technological University, #perovskiet, #Singapore, #spectroscopie, #zonnepaneel

Lees verder

research

( Foto: Maxim Pshenichnikov, RUG )

ENGINEERINGNET.BE - In zonnecellen absorberen halfgeleiders lichtenergie. Dat kan alleen als de fotonen waar het licht uit bestaat precies groot genoeg zijn: met te weinig energie vliegen ze door het materiaal heen, met te veel energie gaat een deel verloren als warmte.

Om alle energie van hete elektronen op te vangen is dus materiaal nodig met een grotere bandkloof. Hete elektronen moeten naar dit materiaal worden geleid, voordat ze energie hebben afgegeven als warmte.

Onderzoekers proberen het verlies van energie te vertragen door bijvoorbeeld het materiaal in nanodeeltjes op te splitsen. In nanodeeltjes zijn er voor elektronen minder mogelijkheden om energie als warmte af te geven.

Met collega’s van de Nanyang Technological University te Singapore, bestudeerde hoogleraar ultrasnelle spectroscopie Maxim Pshenichnikov van de RUG een systeem waarin een perovskiet halfgeleider is gecombineerd met de organische stof bathophenanthorline (bphen), een materiaal met een grote bandkloof.

De onderzoekers gebruikten laserlicht om elektronen uit het perovskiet een energiestoot te geven, waarna ze het gedrag van de hete elektronen konden bestuderen.

De experimenten lieten zien dat hete elektronen uit perovskiet snel en gemakkelijk door bphen werden geabsorbeerd. ‘Dat gebeurde zonder dat we de elektronen vertraagden, en in gewoon materiaal.’

De onderzoekers merkten wel dat de energie van de elektronen net iets groter moest zijn dan de bandkloof. Pshenichnikov: ’Dat hadden we niet verwacht. Blijkbaar is er extra energie nodig om een barrière op de grens tussen beide materialen te doorbreken.’

Op deze manier hebben de onderzoekers laten zien dat het mogelijk is om hete elektronen uit perovskieten op te vangen. ‘De experimenten zijn uitgevoerd met een realistische hoeveelheid energie, vergelijkbaar met zichtbaar licht. De volgende uitdaging is om een echte zonnecel te bouwen waarin we beide materialen combineren, ’ aldus Pshenichnikov.