Nieuwsbrief

Blijf wekelijks op de hoogte van het beste uit De Kennis van Nu en het laatste nieuws!

Zonnecel

In de race om betere zonnecellen te produceren is nog veel winst te halen. Deze cellen werken nu nog zo dat bij elk invallend lichtdeeltje één elektrisch deeltje vrijkomt. Bij een nieuw materiaal zijn dat twee elektrische deeltjes per lichtdeeltje. Een verdubbeling van de opbrengst dus.

Je zou het misschien niet zeggen, maar bijna alle energie op aarde komt uiteindelijk van de zon. Afgezien van de warmte die je van de zon voelt, komt ook alle energie in ons voedsel uit de zon. Planten zetten via de groenkorrels in hun bladeren namelijk zonne-energie om in suikers, en ook de dieren die we eten halen hun energie daar weer vandaan. Zelfs de fossiele brandstoffen (aardolie, aardgas, steenkolen) die we voor onze moderne energiebehoeftes gebruiken, bestaan weer uit plantaardige en dierlijke resten van miljoenen jaren oud.

Daarom is het niet gek dat we voor een toekomstbestendige energievoorziening naar de zon kijken. De zon schijnt altijd en de hoeveelheid energie die de aarde van de zon ontvangt is veel meer dan we als mensheid nodig hebben. Sinds de opkomst van zonnecellen kunnen we die energie rechtstreeks in elektriciteit omzetten, maar de eerste zonnecellen waren niet erg efficiënt. Ondanks de grote stappen die er al zijn gezet op dit gebied, is er nog veel winst te behalen.

Twee voor de prijs van een

Om de opbrengst van zonnecellen te verbeteren, is er nu een nieuwe benadering met grote potentie bijgekomen. Wetenschappers van de Universiteit van Californië zijn er namelijk in geslaagd een van de beperkingen van conventionele lichtsensoren te omzeilen. Om zonlicht in elektrische energie om te zetten, konden zonnecellen per lichtdeeltje dat de cel raakt hooguit één elektron, een elektrisch deeltje, genereren. Via een kwantummechanisch effect is het voor het eerst gelukt om dat naar twee elektronen te tillen.

De onderzoekers bereikten dit effect door twee materialen in zeer dunne laagjes op elkaar aan te brengen. Als een lichtdeeltje het bovenste materiaal raakte sloeg dat een elektron in een hogere energiestaat, waardoor het los door het materiaal ging stromen als elektriciteit. Bij de overgang naar het tweede materiaal kon het echter een extra elektron losslaan. Onderzoeker Nathaniel Gabor stelt: “We zien hier een nieuw fenomeen. Normaal verspilt een elektron energie als het tussen twee energiestaten verspringt. In ons experiment bevrijdt die verspilde energie een tweede elektron, waardoor de opbrengst verdubbelt.”

Een zonnige toekomst

Volgens de onderzoekers biedt deze ontwikkeling veel perspectief. Omdat de gebruikte materialen extreem dun zijn, zijn ze zo goed als doorzichtig. Daardoor kunnen ze in de toekomst wellicht als zonnecellen dienen op ramen. En omdat ze ook flexibel zijn, zouden ze in kleding verwerkt kunnen worden om daar ook energie in op te wekken. Naast zonnecellen zijn er nog andere apparaten die lichtsensoren gebruiken, zoals camera’s en smartphones. Die zouden ook kunnen profiteren van een grote slag in rendement.