Zonnepanelen bestaan vandaag uit zonnecellen die vaak gemaakt zijn van silicium. “De huidige generatie siliciumzonnepanelen behalen een maximale energie-efficiëntie rond 25 procent (percentage invallende zonne-energie dat wordt omgezet in elektriciteit, red.)”, zegt professor Bart Vermang van de UHasselt en imec. “En daarmee zitten we heel dicht bij de theoretische limiet van een zonnepaneel, die 30 procent bedraagt. Als we nog meer energie uit een paneel willen halen, moeten we dus op zoek gaan naar nieuwe technieken en materialen.”
Tandemcellen
"Er wordt al langer gezocht naar het beste materiaal voor zo een tweede zonnecel, maar de huidige materialen hebben allemaal gebreken", legt Vermang uit. "Zo zijn ze ofwel niet efficiënt genoeg, onstabiel, te schaars, of te duur. Daarom hebben wij zelf een nieuw materiaal ontwikkeld bestaande uit koper, zink, germanium en selenide. Hierbij kan germanium ook vervangen worden door silicium (dat goedkoper is, red.)."
Het materiaal kan als tweede zonnecel bovenop de bestaande siliciumzonnepanelen worden geplaatst. Door deze 'tandem' van zonnecellen op elkaar te leggen, kunnen panelen nog meer energie genereren. Het onderzoeksproject werd uitgevoerd binnen EnergyVille, de onderzoekssamenwerking tussen UHasselt, imec, KU Leuven en VITO.
Ongezien
De onderzoekers zijn alvast tevreden met de resultaten. Vermang: “Niet alleen gaat het hier om een zeer stabiel materiaal, dat voldoende voorradig is en niet te duur. Na drie jaar onderzoek behaalden wij met ons prototype ook een efficiëntie van 8,4 procent. Dat is ongezien en mits nog aanpassingen in de zonnecelstructuur zou dit materiaal als tweede laag boven de siliciumzonnepanelen de efficiëntie van zonnepanelen kunnen verhogen tot over die theoretische limiet van 30 procent.”
Transparante zonnepanelen
Intussen werd al een ander Europees onderzoeksproject opgestart: Tech4Win. "Daarmee willen we de volgende jaren transparante zonnepanelen ontwikkelen", zegt Vermang. "Het gaat hierbij om zonnepanelen even doorzichtig als een glazen raam. Daardoor zouden ze perfect geïntegreerd kunnen worden in gebouwen. Deze panelen zullen het – voor het menselijk oog onzichtbare – ultraviolet en infrarood van zonnestralen opvangen en omzetten in groene elektriciteit. Over drie jaar hopen we de eerste prototypes klaar te hebben."
Het is niet de eerste keer dat imec naar buiten komt met efficiëntieverhogende technologieën. Eerder boekten ze al goede resultaten in hun onderzoek met dubbelzijdige siliciumzonnecellen en siliciumzonnepanelen met een coating van perovskiet.
De resultaten van dit onderzoek werden gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Sustainable Energy & Fuels.
