Een pn-verbinding
Onderzoekers hebben het geflikt met een bepaald type zonnecel een rendement te halen van 39,2%, onder geconcentreerd licht (143 zonnen) zelfs 47,1%. Hoe praktisch deze vinding zal nog moeten worden bewezen. Voorlopig is dit type cel nog wat aan de prijzige kant.
Deze recordhouder wordt met een moeizame naam zesverbindingszonnecel genoemd met zes verbindingen (of -overgangen) tussen p- en n-gebieden in zonnecellen van diverse halfgeleiders, die elk licht absorberen in een bepaald golflengtegebied. “Dat toont de grote mogelijkheden van meerverbindingszonnecellen”, zegt John Geisz van het NREL (het Amerikaanse lab voor hernieuwbare energie).
Om de cellen te maken gebruikten de onderzoekers zogeheten III-V-materialen, genoemd naar hun positie in het periodiek systeem. Die elementen kenmerken zich onder meer door hun lichtabsorberende mogelijkheden. Elke cel heeft zes verbindingen, zogeheten fotoactieve lagen, die elk een deel van het zonnespectrum opvangen. Elke cel bevat 140 lagen van verschillende III-V-materialen om de prestatie van zo’n pn-verbinding te verbeteren. Toch is zo’n verbinding minder dik dan een menselijke haar. III-V-zonnecellen worden vaak gebruikt voor de energievoorziening van satellieten. Dat zal ongetwijfeld ook iets met de prijs te maken hebben (denk ik; as).
Lichtconcentratie
Op onze aarde zouden die cellen prima geschikt zijn bij een versterkte lichtconcentratie, zegt medeonderzoeker Ryan France. “Dat is een manier om de kosten te drukken. Daarmee verminder je het benodigde oppervlak. Dat doe je door het licht via een spiegel te concentreren op een punt. Dan kan je toe met een honderdste of een duizendste van het materiaal vergeleken met een platte siliciumcel. Je gebruikt dan een hoop minder halfgeleider. Een bijkomend voordeel is dat het rendement daarmee omhoog gaat.”
Volgens de onderzoeker is een rendement van meer dan 50% haalbaar. 100% zal onmogelijk zijn omdat je dan te maken krijgt met de fundamentele grenzen van de thermodynamica. Volgens Geisz is de grootste horde die dan moet worden genomen de weerstand in de cel. Volgens hem is het NREL al druk bezig de kosten van de III-V-zonnecellen omlaag te brengen, waardoor die interessant zouden kunnen worden voor nieuwe, alledaagsere (?) toepassingen.
Bron: Science Daily