Zonnepanelen hebben een blauwe kleur, wat betekent dat ze een gedeelte van het zonlicht reflecteren.
Het licht dat wordt teruggekaatst wordt niet benut voor stroomopwekking. Door op een slimme manier het invallende zonlicht te gaan managen, kunnen dit soort rendementsproblemen echter worden omzeild.
De opwekking van elektrische stroom in zonnecellen verloopt allesbehalve efficiënt. Ook al baden de zonnepanelen op een zomerse dag in het zonlicht, dan nog gaat een aanzienlijk deel van de energie verloren. Zo absorbeert het silicium in een zonnecel bijvoorbeeld niet alle kleuren even goed: blauw en groen maar voor minder dan de helft, infrarood licht zelfs helemaal niet. En licht dat niet wordt omgezet in stroom, zorgt voor een thermodynamische wanorde die ook nog eens tot een verlaging van de elektrische spanning leidt. Het maximaal haalbare rendement van een zonnecel, de zogenaamde Shockley-Queisser-limiet, blijft daarom steken op 34 procent. Ter informatie: Het hoogst gerealiseerde rendement door een silicium zonnecel is slechts 27 procent.
Nu valt over die zogezegd uiterste limiet wel wat te zeggen, zo blijkt uit een commentaarartikel in Nature Materials dat verscheen op 21 februari. In dat artikel beschrijft Albert Polman, directeur van het Nederlandse FOM-instituut AMOLF, samen met zijn collega Harry Atwater van het California Institute of Technology een aantal recepten waarmee een substantiële verhoging van de efficiëntie van zonnecel kan worden gerealiseerd. Eén ervan is het aanbrengen van een anti-reflectiecoating op het silicium, waardoor meer zonlicht wordt geabsorbeerd. Toevallig (hoewel) publiceerden onderzoekers van Polmans instituut op diezelfde dag een artikel in Nature Communications, waarin ze de ontwikkeling beschrijven van zo’n coating beschrijven. Hun ‘uitvinding’ komt erop neer dat het silicium wordt bedekt met een laagje verstrooiende nanodeeltjes, die het invallende zonlicht een tijdje vasthouden en het vervolgens het silicium in geleiden. Uit testen blijkt dat een zonnecel mét de nanocoating slechts 1 procent van het licht terugkaatst, terwijl dit bij een onbehandeld stukje silicium 40 procent is.
Maar staat de kostprijs van zulke hoogtechnologische zonnecellen hun succes niet in de weg? “De zonnecelwereld is erg conservatief”, schrijft Polman. Men gaat er van uit dat alleen extreem simpele zonnecellen goedkoop te fabriceren zijn. Maar als je een rendement van meer dan vijftig procent kunt halen, dan mag een zonnecel ook wat kosten. Met zonnepanelen met een hoger rendement heb je veel minder ruimte nodig voor installatie, omdat je er minder nodig hebt om hetzelfde rendement te bereiken. Dat scheelt kosten van de grond, de installatie en de infrastructuur. Met een iets complexere zonnecel wordt het mogelijk alle kleuren van de zon efficiënt in stroom om te zetten. Een rendement van zeventig procent is haalbaar.”
ARGUS informeert en inspireert voor een duurzame, milieuvriendelijke samenleving.
De nieuwssite www.argusactueel.be brengt nieuws en actualiteit over milieu, natuur en duurzame ontwikkeling.
Maak kennis met alle andere projecten van ARGUS op www.argusmilieu.be.
