Zonnecel met twee materialen breekt record voor stroomopbrengst

Een artikel over de uitvinding verscheen vorige week in het wetenschappelijke tijdschrift Science. De bovenste laag is van perovskiet, een kristal dat al een tijd als grote belofte in de zonnewereld geldt. Daaronder zit een laag silicium, het bekende materiaal waar nu bijna alle zonnepanelen van worden gemaakt. De perovskiet-silicium-cel zorgt ervoor dat 30 procent van de opgewekte zonne-energie wordt omgezet in stroom. 

Rood en blauw licht

De combinatie wekt meer stroom op dan de twee materialen los. Dat komt omdat perovskiet vooral rood licht absorbeert, terwijl silicium meer groen en blauw licht opneemt. Los halen de materialen allebei een efficiency van zo’n 20 procent, dus de combinatie absorbeert duidelijk meer.

Het is echter niet makkelijk om twee materialen zo bij elkaar te stoppen dat ze hun werk goed kunnen doen. Het perovskiet absorbeert immers een deel van de elektronen, maar de rest moet door het materiaal naar de onderliggende siliciumlaag. Met een paar high-tech materialen die elektronen de juiste kant opsturen lukte het om een belangrijk deel van de elektriciteitsdeeltjes naar het sicilicum te gidsen.

Grotere panelen zijn mogelijk

Die high-tech materialen zorgen er ook voor dat het systeem voorlopig alleen nog bestaat op een zonnecel van een vierkante centimeter. Het opschalen is volgens de onderzoekers echter relatief eenvoudig, omdat het een laagjessysteem is; je kan het oppervlak van elk laagje gemakkelijk groter maken om hele panelen te produceren. Hoeveel dat kost, zeggen de onderzoekers er niet bij.

Perovskiet is een veelbelovend materiaal, maar het heeft ook bekende problemen. Het is bijvorbeeld vrij kwetsbaar; regen en veel zonlicht zorgen ervoor dat de cellen snel minder goed werken. Er lopen onderzoeken naar coatings om de kristallen minder kwetsbaar te maken, maar voorlopig zijn die nog niet commercieel toepasbaar.

Bron: Eurekalert | Beeld: Helmholtz Zentrum Berlin