Imec brengt thermo-fotovoltaïsche chips dichterbij

Thermo-fotovoltaïsche chips zetten warmte om in elektrische stroom, waarbij zelfs aan recuperatie van afvalwarmte warmte kan worden gedacht.

Thermo-fotovoltaïsche chips zetten warmte om in elektrische stroom, waarbij zelfs aan recuperatie van afvalwarmte warmte kan worden gedacht.

Als gewone fotovoltaïsche cellen het zonlicht omzetten in elektrische stroom, zetten thermo-fotovoltaïsche cellen de straling uitgezonden door warme lichamen om in stroom. Aangezien het hier om straling van een lager energieniveau betreft, wordt hiervoor gebruik gemaakt van ander materiaal, zowel voor de actieve cel als het substraat onder die cel.

Imec is dit jaar erin geslaagd thermo-fotovoltaïsche cellen te ontwikkelen die met goedkopere productiemethoden kunnen worden aangemaakt. Concreet kan het actieve materiaal door middel van diffusie worden aangebracht, in plaats van de veel duurdere epitaxiale procedure (die de actieve laag laat ‘groeien’ op het substraat). Imec maakt hierbij gebruik van Germanium, wat zowel goedkoper als milieuvriendlijker is dan het meer gebruikelijke GalliumAntimonide. Germanium is overigens een materiaal waarmee de onderzoeksinstelling ook in andere projecten ruime ervaring heeft opgedaan.

De nieuwe cellen bieden tevens een betere omzettingscoëfficiënt van warmte in stroom. Bij thermo-fotovoltaïsche cellen kan dan ook worden gedacht aan het opwekken van stroom uit de verlieswarmte bij de productie van staal, glas en andere processen met producten op hoge temperatuur. Ook omzetting van de verlieswarmte bij de productie van warm water (zoals oliebranders van centrale verwarming in woningen) zou tot de mogelijkheden behoren.

Thermo-fotovoltaïsche systemen worden overwogen als bron voor elektrische stroom op plaatsen waar geen verbinding met het stroomnet mogelijk is. Daarbij kan worden gedacht aan afgelegen streken, mobiele behuizingen (zoals zwerfauto’s) tot en met ruimtetuigen. Thermo-fotovoltaïsche systemen werden zelfs als vervanging van alternators in auto’s voorgesteld.

Imec heeft momenteel ‘proof of concept’-cellen en overweegt nu hoe deze resulaten verder kunnen worden ontwikkeld.