ENGINEERINGNET.BE - Wereldwijd wordt nog maar 2 terawatt van de in totaal benodigde 19 terawatt aan vermogen opgewekt met zonnepanelen en windturbines. Als we al onze energie wereldwijd groen willen opwekken, is er dus tien keer zoveel nodig.
Om dat te bereiken is veel onderzoek nodig. Zo werkt hoogleraar René Janssen van TU Eindhoven aan het stapelen van drie tot vier verschillende perovskiet zonnecellen, die zo ontworpen zijn dat ze ieder één deel van het totale zonlichtspectrum heel efficiënt omzetten. Gezamenlijk leidt dat tot een hoger rendement en een betere benutting van de beschikbare zonne-energie.
Dat stapelen heeft hij voor het eerst gedaan bij zonnecellen met organische halfgeleiders tijdens zijn vorige onderzoek. Nu wil hij die geleerde techniek toepassen op het materiaal perovskiet.
Janssen: “We splitsen een zonnestraal op in verschillende golflengten. De bovenste cellen waar de zonnestraal als eerste het paneel raakt, absorberen alleen het blauwe gedeelte van het spectrum, de laatste cellen onderaan absorberen juist infrarood. Zo gebruiken we een groot gedeelte van de beschikbare fotonen en zetten die allemaal zo efficiënt mogelijk om in energie.”
“Vooral materialen die het blauw-groene deel van het spectrum absorberen zijn nu het minst stabiel, daar zullen we nog wel een paar jaar aan moeten werken. Om zo’n gestapelde zonnecel goed te laten functioneren, moeten alle cellen allemaal evenveel stroom kunnen leveren. Denk aan het blussen van een brand met een ketting van mensen met emmertjes. Als één persoon het tempo niet kan bijbenen, stapelen alle emmertjes daar op. Kleine defecten of instabiliteit hebben dus een enorm effect.”
Een extra moeilijkheid is het feit dat het zonlichtspectrum over de dag verandert. Ook de positie, bijvoorbeeld een dak op het oosten of juist op het zuiden, maakt uit. Janssen kan zich voorstellen dat er straks op een oostdak een andere type zonnecel optimaal is dan op een zuiddak. Op die manier kun je overal de hoogste efficiëntie halen.
Er ligt ook een grote uitdaging in het stabiel maken van het materiaal. Perovskiet heeft een vrij zachte structuur die gemakkelijk in een andere fase overgaat. Dit maakt het materiaal instabiel als je het wilt opschalen. Janssen verwacht dan ook dat het nog zeker 10 jaar duurt voordat de techniek echt inzetbaar is.
Er werd een ERC Advanced Grant beschikbaar gesteld voor dit onderzoek.
