Deyan Baran (afb: KAUST)
Eindelijk dan toch komen we van die lelijke zonnepanelen af, zo lijkt het. Onderzoekers van het KAUST-zonnecentrum (Saoedi-Arbabië) rond Derya Baran hebben een fotovoltaïsch materiaal ontwikkeld waarmee dakpannen en ramen kunnen worden omgetoverd tot zonnepanelen met een redelijk rendement.
Zoals bekend zijn de meeste zonnecellen van kiezel (silicium) gemaakt. Er zijn ook organische zonnecellen, waarmee ‘zonne-inkt’ te maken is waarmee bouwmaterialen (ook ramen) kunnen worden omgeturnd in zonnepanelen. Zonlicht omzetten in elektriciteit gebeurt in een aantal stappen en volgens de onderzoekster is de truc organische materialen te ontwikkelen/vinden die in elke stap goed zijn.
Als licht op fotovoltaïsch materiaal valt, dan worden elektronen van hun plaats gestoten en blijft er een ‘positief gat’ achter. Als het elektron en het ‘gat’ weer samenkomen is alles voor niks geweest. Je moet die ladingsscheiding in stand houden. Organische zonnecellen bestaan dan ook uit een mengsel van moleculen die elektronen afgeven en die elektronen opnemen om die ladingen apart te houden.
Baran: “Toen ik mijn onderzoek in 2015 begon was er veel te doen over fullerenen (buckyballs) als elektronenopnemers met rendementen van 10, 11% en slechte stabiliteit.” Ze besloot naar alternatieve materialen te zoeken. “Nu hebben we acceptoren met een rendement van 17% en ik denk dat die de toekomst van de organische zonnecellen zullen bepalen.”
EHIBDTBR
De acceptor is een verbinding die wordt aangeduid met de afko EHIDTBR (geen fullereen, dus). Deze nonfullereen zou een aantal voordelen hebben boven fullerenen. Zo zou de verbinding het zichtbare licht prima absorberen en goed mengen met de elektronendonor, hetgeen van groot belang is voor de prestaties van de zonnecellen op de lange duur. Daarbij doet de verbinding zijn scheidende functie naar behoren.
In materialen waar de terugval van de aangeslagen elektronen in de ‘gaten’ groot is, moet de lichtoogstende laag uiterst dun zijn, zodat de ‘geoogste’ elektronen snel bij de elektrodes zijn en de kans op wat de onderzoekers ‘recombinatie’ noemen zo klein mogelijk is. Die dunne lagen maken het produceren van zonnecellen met die materialen echter nogal lastig (en dus duur). Baran: “Dikkere lagen zijn makkelijker te printen, vooral als je het hebt over grootschalige productie.”
Dat is nou precies waar Baran en haar medeonderzoekers nu aan gaan werken. “We hebben bij KAUST een nieuw bedrijfje opgericht dat fotovoltaïsche ramen gaat maken.” Pannen mag ook hoor, wat mij betreft.
Bron: Alpha Galileo