Nieuwe ontdekking zet theoretische rendementsgrens van zonnecellen op losse schroeven

In dit artikel:

Onderzoekers van het Institute of Photonic Sciences (ICFO) in Barcelona hebben een methode ontwikkeld om energieverlies door lichtuitstraling in zonnecellen te beperken. Hoewel zonnecellen zonlicht absorberen, zenden ze zelf ook fotonen uit. Dat gebeurt in vrijwel alle richtingen, terwijl zonlicht vanuit een veel kleinere hoek binnenvalt. Dit verschil verlaagt de spanning en daarmee het rendement van de cel.

De onderzoekers, onder leiding van professor Jordi Martorell, gebruikten een organische zonnecel van PM6:Y6. Met zilveren elektroden en zorgvuldig ontworpen dunne lagen maakten ze een optische resonator die lichtuitstraling onder grote hoeken onderdrukt, maar invallend zonlicht grotendeels doorlaat. Experimenten bevestigden dat deze selectieve uitstraling het omzettingsrendement kan verhogen.

De techniek kan volgens de onderzoekers het theoretische maximum voor conventionele enkelvoudige zonnecellen verhogen van ongeveer 33,16 naar mogelijk 43 procent. Dat rendement is nog niet gerealiseerd; voorlopig is alleen het principe aangetoond. Voor praktische toepassing moeten de onderzoekers nog voorkomen dat de hoekselectiviteit de opvang van diffuus licht bij bewolking beperkt. Ook zijn langdurige stabiliteit en extra materiaalverliezen aandachtspunten. De aanpak kan mogelijk ook bij andere typen zonnecellen worden gebruikt en zo meer opbrengst per vierkante meter opleveren zonder volledig nieuwe absorbermaterialen.