De ‘zonnevanger’ pakt straling uit diverse richtingen (afb: Advanced Materials)

Onderzoekers van het MIT in Cambridge (VS) hebben een materiaal gemaakt bestaand uit fotonische kristallen, dat een groot deel van de energie van zonlicht als warmte absorbeert en bovendien bestand is tegen extreem hoge temperaturen. Daar komt nog eens bij dat het materiaal goedkoop in grote hoeveelheden is te produceren. De grote doorbraak van de zonne-energie?

Onderzoekers van het MIT denken dat ze in de buurt van ideaal gekomen zijn met hun fotonische zonne-energievangers. Het ‘wondermateriaal’ vormt een onderdeel van de thermofotovoltaïsche zonnecellen, waarbij het zonlicht eerst wordt omgezet in warmte, dat, als het materiaal gaat gloeien, weer licht geeft dan kan worden omgezet in elektrische stroom. Het lijkt mij nogal omslachtig, maar goed. Aan zo’n systeem, in Engelse afko STPV genoemd, werkten de MIT-ters al langer, maar in die opzet waren de holtes gevuld met lucht. “Wij hebben er een diëlektrisch materiaal in gestopt en we kregen allerhande interessante dingen te zien”, zegt MIT-onderzoeker Jeffrey Chou. “Als je energie vangt, dan wil je die daar houden.”
De meeste zonne-energie komt tot ons via bepaalde stralingsfrekwenties: van ultraviolet via zichtbaar tot het nabije infrarood. Daarvan wil je zo veel mogelijke opvangen. Fotovoltaïsche zonnecellen hebben het manco dat is maar een deel van die energierijke straling kunnen omzetten in elektriciteit. Chou stelt dat het nieuwe fotonische systeem een groot deel van het beoogde energiespectrum kan absorberen. Die absorptie is ‘stuurbaar’, want afhankelijk van de grootte van de nanoholtes in het materiaal. Het materiaal is volgens Chou goed te fabriceren met bestaande productietechnieken. We moeten dan denken aan de fabricage van chips.
Het materiaal, dat op een siliciumonderlaag is aangebracht, moet bestand zijn tegen hoge temperaturen. De onderzoekers hebben in het lab met temperaturen tot 1000°C gewerkt over een periode van 24 uur. Het materiaal bleek daar niet van onder de indruk. Omdat het fotonische materiaal straling uit diverse richtingen oppikt, hoeft de ‘zonnevanger’ niet per se op de zon gericht te zijn, wat het systeem eenvoudig en dus goedkoop houdt. Chou noemt het ‘ideaal’.
In het lab hebben de onderzoekers gewerkt met het relatief dure metaal rubidium, maar de MIT-onderzoeker zegt dat de nieuwe zonnevanger daar niet van afhangt. “In theorie kun je elk metaal gebruiken dat tegen die hoge temperaturen kan.” De onderzoekers zijn nu bezig het systeem te optimaliseren voor andere metalen. Chou denkt dat met een jaar of vijf een commerciële diëlektrische fotonische zonnevanger op de markt is.

Bron: Science Daily