Vlaamse en Nederlandse onderzoekers zijn erin geslaagd om met perovskiet en silicium een zogenoemde tandemzonnecel te maken met een rendement van 30,1 procent. Dat is het beste resultaat ooit gemeten.
Vlaams-Nederlandse doorbraak in zonnecellen geeft recordrendement van 30,1 procent
Luc De Roy
Gepubliceerd:
Het ontwerp werd eerder deze week gepresenteerd tijdens de 8e Wereldconferentie over fotovoltaïsche energieconversie (WCPEC-8). Het hoge rendement van de zonnecel is het resultaat van een combinatie van de nieuw opkomende perovskiet-zonneceltechnologie en de conventionele siliciumtechnologie. Perovskiet is de naam die gegeven wordt aan een materiaal dat een speciale kristalstructuur heeft.
Volgens de onderzoekers werken beide technologieën samen als “tandems”, die het beste van twee werelden combineren. Met zulke zonnecellen kunnen hogere rendementen worden bereikt dan met enkelvoudige zonnecellen, omdat het zonnespectrum beter wordt benut.
De hoog-transparante perovskietcellen die bovenop liggen, zetten ultraviolet en zichtbaar licht zeer efficiënt om in stroom en laten 93 procent van het nabij-infraroodlicht door naar de onderliggende siliciumcellen. Die zetten dan dat licht om in elektriciteit.
De perovskiet-cellen leveren in de constructie 19,7 procent rendement en de silicium cellen 10,4 procent. Opgeteld is dat 30,1 procent. Dat is het beste rendement dat ooit gemeten is volgens algemeen aanvaarde procedures. Het vorige hoogste rendement voor tandemzonnecellen was 29,8 procent.
Grote stap
"Zo'n hoog rendement maakt het mogelijk om meer vermogen per vierkante meter en minder kosten per kilowattuur te realiseren", zeggen de onderzoekers van het Vlaamse onderzoekscentrum imec, de Nederlandse technische universiteiten van Eindhoven en Delft, en de Nederlandse Organisatie voor toegepast natuurwetenschappelijk onderzoek (TNO) in een persmededeling.
"Het realiseren van een hoge-vermogensdichtheid zal meer kansen creëren om deze zonnecellen te integreren in constructie- en bouwelementen, zodat meer bestaande oppervlakken kunnen worden bedekt met pv-modules [fotovoltaïsche modules, zonnecellen].Het doorbreken van de 30 procent-barrière is dan ook een grote stap in het versnellen van de energietransitie en het verbeteren van de energiezekerheid, omdat we zo minder afhankelijk worden van fossiele brandstoffen."
Volgens professor Gianluca Coletti van TNO is een opschaling snel mogelijk. "We kennen nu de ingrediënten om een efficiëntie van meer dan 30 procent te realiseren. In combinatie met de schaalbaarheidsexpertise en -kennis die we de afgelopen jaren hebben opgedaan, kunnen we ons samen met onze industriële partners richten op de massaproductie van deze technologie", zegt hij.
Bovendien kunnen de flexibele, hoog-transparante perovskietcellen gecombineerd worden met een hele reeks andere, reeds gecommercialiseerde siliciumcellen, wat rendementen oplevert die de 30 procent benaderen. Ook maakt de structuur van de nieuwe tandemcellen het eenvoudig om bifaciale tandems te maken, tandems die het licht langs twee kanten opvangen. Dat verhoogt de energieopbrengst nog verder.
Dit artikel is gebaseerd op een bericht van het persbureau IPS en een persmededeling van TNO.
