Flinterdunne zonnepanelen efficiënter dan ooit

Zonnepanelen in de vorm van folie zijn handig maar niet zo efficiënt. Daar hebben Amsterdamse en Engelse onderzoekers nu iets op gevonden.

 

Zonnepanelen gemaakt van silicium zijn zeer efficiënt, maar ook dik en rigide waardoor ze niet zomaar overal te plaatsen zijn. Om dat nadeel te omzeilen bestaan er ook 'zonnecelmembranen' van silicium, die licht van gewicht en buigzaam zijn. Die kan je op veel meer plekken kwijt. Het nadeel van deze zonnefolie is echter dat het maar 25 procent van het zonlicht absorbeert en dus kan omzetten in elektriciteit. Je kan er zelfs gewoon doorheen kijken.

 

Meer absorptie

Wetenschappers van onderzoeksinstituut AMOLF hebben hier samen met Engelse collega’s nu een oplossing voor bedacht. Ze hebben een speciale nanostructuur voor zonnefolie ontworpen die deze ondoorzichtig en daarmee automatisch efficiënter maakt.

Uit metingen in het lab bleken deze membranen 65 procent van het zonlicht te absorberen – dus 2,5 keer meer dan hun voorgangers. Het is de hoogste absorptiegraad ooit gemeten in dergelijk dunne siliciummembranen. Vorige week publiceerden ze hun bevindingen in het wetenschappelijke tijdschrift Photonics.

 

Hoe werkt het?

De nanostructuur van de flexibele zonnecel is zo ontworpen dat het licht onder verschillende hoeken weerkaatst wordt, en daarmee als het ware wordt ‘gevangen’ in het membraan. Dat maakt dat het licht zich daar langer bevindt, en vergroot dus de kans dat het uiteindelijk door het silicium geabsorbeerd wordt.

Het ontworpen patroon is ‘hyperuniform’, wat inhoudt dat het zowel regelmatige componenten bevat om het licht in de structuur te kunnen vangen, als onregelmatige componenten om de absorptie te vergroten.

 

Efficiënt

‘Hiermee kan een zonnefolie van slechts een micrometer dik een energie-efficiëntie van 20 procent halen’, is de schatting van Esther Alarcon Llado, groepsleider van de AMOLF-onderzoekers die aan het onderzoek meewerkten, in een persbericht.

De zonnefilms zijn nog niet klaar om op grote schaal in het dagelijks leven te worden ingezet, tot nu toe is alleen de werking van het mechansime voor een dun silicumlaagje aangetoond. Maar dankzij deze resultaten zijn de onderzoekers positief gestemd, en denken ze dat het over niet al te lange tijd wel het geval kan zijn.

 

Andere projecten

De AMOLF-onderzoekers zijn niet de enigen die zich met zonnefolie bezighouden. Zo loste HyETSolar het probleem van de beperkte efficiëntie op door de productie van de folie fors op te schalen, en ontwikkelde TNO met dat zelfde doel zelfs al een zonnefolie-productielijn.

 

Openingsbeeld: AMOLF