Een zonnecel bestaande uit koper-zink-germanium-selenide kan zonnepanelen nog meer energie laten opwekken, zo luidt de conclusie van een Europees onderzoeksproject. “Dit nieuwe materiaal zouden we als een tweede laag bovenop de bestaande laag silicium van de zonnepanelen kunnen integreren”, zegt Bart Vermang, onderzoeker aan de Universiteit Hasselt en Imec.
“De huidige generatie siliciumzonnepanelen behalen een maximale energie-efficiënte rond 25 procent”, vertelt professor Bart Vermang. “En daarmee zitten we heel dicht bij de theoretische limiet van een zonnepaneel. Als we nog meer energie uit een paneel willen halen, moeten we dus op zoek gaan naar nieuwe technieken en materialen.”
Daarom werd binnen het Europese SWInG-project naar een materiaal gezocht dat als tweede zonnecel bovenop de bestaande siliciumzonnepanelen kan worden geplaatst. Door deze ‘tandem’ van zonnecellen op elkaar te leggen, kunnen panelen nog meer energie genereren. “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.”
Wereldrecordefficiëntie behaald
De resultaten van dit nieuwe materiaal voor zonnecellen zijn verbluffend, zegt 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 wereldrecordefficiëntie 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.”
De resultaten van dit onderzoek werden gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschift Sustainable Energy & Fuels. Het onderzoeksproject werd uitgevoerd binnen EnergyVille, de onderzoekssamenwerking tussen UHasselt, imec, KU Leuven en VITO. “We zijn erg trots op dit onderzoek, waar we samen met een heel team van instellingen, waaronder ook UGent, aan werkten. Ook bedrijven zullen met deze resultaten aan de slag kunnen. Tijdens dit onderzoek werkten we overigens al nauw samen met het Zweedse zonne-energiebedrijf Midsummer. Hopelijk kunnen bedrijven deze technologie later gaan toepassen in het productieproces van zonnepanelen”, aldus Vermang.
Nieuw onderzoek: zonnepanelen als raam
Intussen werd al een nieuw Europees onderzoeksproject opgestart: Tech4Win. “Daarmee willen we de volgende jaren transparante zonnepanelen willen 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.”
