Kunststof zonnecel haalt ongekend hoog rendement

Zonne-energie

Met een tot in de perfectie intern afgestemde kunststof zonnecel hebben Chinese wetenschappers een recordopbrengst geboekt.

Kunststof zonnecellen zijn flexibel. Foto iStock

Een nieuw record: een kunststof zonnecel die 17 procent van het invallende licht omzet in elektriciteit. Dat is ongekend hoog voor dit type zonnecel. Het record is geboekt door Chinese wetenschappers. Ze berichtten er vorige week vrijdag over in het tijdschrift Science.

„Dit is iets wat door velen nooit voor mogelijk is gehouden”, reageert René Janssen, hoogleraar moleculaire materialen en nanosystemen aan de Technische Universiteit Eindhoven. Hij werkt al bijna twintig jaar aan kunststof zonnecellen en was niet bij dit onderzoek betrokken.

Kunststof zonnecellen hebben tot nog toe een behoorlijk lagere efficiëntie dan die op basis van silicium – het type dat bij de meeste mensen op de daken ligt. Toch is er aan de kunststof variant jarenlang veel onderzoek gedaan, omdat die de belofte in zich had een heel goedkope zonnecel te kunnen leveren. „Dat argument is inmiddels achterhaald”, zegt Janssen. „Silicium zonnecellen zijn enorm in prijs gedaald.” En daardoor is de aandacht voor kunststof zonnecellen wereldwijd afgenomen, zegt Janssen. Maar ook de komst van een nieuwe, veelbelovende concurrent is daar debet aan: zonnecellen op basis van perovskiet. „Dat is een hype.”

Nu de Chinese wetenschappers hebben aangetoond dat kunststof zonnecellen ook een hoge efficiëntie kunnen halen, hopen ze dat de belangstelling terugkeert.

Ze maakten een zogeheten tandem-cel. Die bestaat uit twee delen. Het ene vangt lichtdeeltjes (fotonen) op met een golflengte tussen 300 en 750 nm (het spectrum van zichtbaar licht loopt van 380 tot 750 nm). Het andere deel vangt fotonen op met een golflengte tussen 720 en 1050 nm. Dat geeft de cel een breed bereik.

Vooral voor het 720-1050-deel wisten de onderzoekers een goed materiaal te selecteren. Normaal werden hiervoor bolvormige fullereenverbindingen gebruikt, maar die hebben niet zo’n breed bereik. Janssen: „Pas sinds een paar jaar zijn er enkele nieuwe verbindingen gemaakt, die tot een hoge golflengte licht invangen en ook een hoge efficiëntie hebben.”

De twee delen werden gecombineerd en kregen verschillende diktes. „Dat moet je nauw op elkaar afstemmen, want ze moeten precies evenveel stroom leveren, anders stokt het”, zegt Janssen. Volgens hem hebben de Chinezen alles „tot in perfectie” uitgevoerd.

De nieuwe zonnecel is door een Chinees keuringsinstituut geverifieerd.