Ingenieurs naderen verdubbeling van zonne-efficiëntie: 40% rendement blijkt plots haalbaar
In dit artikel:
Een team van de Hong Kong Polytechnic University (PolyU), geleid door professoren Li Gang en Yang Guang, rapporteert in Nature Photonics aanzienlijke vooruitgang met perovskiet/silicium-tandemzonnecellen. Deze combinatie van een perovskietlaag bovenop een siliciumlaag benut een breder deel van het zonnespectrum en zou het rendement van huidige commerciële panelen (circa 22%) ver kunnen overstijgen — het doel is bijna 40% energieconversie, een grens die nog niet commercieel is bereikt.
De onderzoekers richten zich op drie technische knelpunten om die sprong mogelijk te maken: efficiënter lichtbeheer, stabielere materialen en het minimaliseren van defecten op de grensvlakken tussen lagen. In de aanpak wordt de perovskiet zo afgestemd dat vooral blauw licht wordt gevangen, terwijl silicium rood en infrarood opvangt. Nanostructuren en speciale passivatielagen moeten grensvlakdefecten verminderen — een belangrijke bron van prestatieverlies — en nieuwe encapsulatiemethoden moeten de perovskiet beschermen tegen vocht, zuurstof, UV en temperatuurschommelingen zonder het elektrisch contact te schaden. Volgens het team kunnen deze verbeteringen het rendement met meerdere procentpunten verhogen, precies wat nodig is om de bijna 40%-drempel te benaderen.
Tegelijk waarschuwen de wetenschappers dat indrukwekkende labresultaten niet automatisch marktrijpheid betekenen. Opschaling van kleine proefcellen naar volledige panelen leidt vaak tot verminderde efficiëntie door materiaalmicrofouten en onregelmatigheden in grootschalige processen. Bovendien blijven perovskieten kwetsbaar voor omgevingsinvloeden en bevatten ze meestal lood, wat milieubezwaren oproept. De onderzoekers pleiten daarom voor alternatieve samenstellingen of effectieve recyclingmethoden om lood terug te winnen. “Technologische vooruitgang moet hand in hand gaan met milieubescherming,” zegt prof. Li Gang.
Marktintroductie vraagt om nauwe samenwerking tussen wetenschap, industrie en overheid. Prof. Yang benadrukt dat materiaalkunde, productie-engineering en economische modellering geïntegreerd moeten worden om de technologie kostenefficiënt en betrouwbaar te maken. China ziet in deze cellen een strategische technologie voor CO2-neutraliteit en werkt samen met industriële partners om productiekosten te verlagen en grotere pilots op te zetten.
De potentiële impact is groot: bij een haalbaar en stabiel rendement van ~40% levert dezelfde dak- of veldoppervlakte bijna de helft meer elektriciteit. Dat is aantrekkelijk in dichtbevolkte gebieden en bij energie-intensieve toepassingen zoals datacenters en kunstmatige intelligentie. Of perovskiet/silicium-tandems economisch levensvatbaar blijken te zijn, blijft echter onzeker — veel veelbelovende celtypen stuitten historisch op obstakels tussen prototype en massa-productie. De combinatie van hogere efficiëntie, relatief lage materiaalkosten en industriële schaalbaarheid, vooral in China, kan deze keer het verschil maken en mogelijk een belangrijke doorbraak in zonne-energie betekenen.