ColumnVincent Wil Zon

Slim laagje op zonnepaneel haalt meer stroom uit dezelfde hoeveelheid licht

Na 40 jaar heeft hij het voor elkaar: één foton maakt in een zonnecel twee elektronen los, het dubbele van wat tot nu toe gebeurt. Zonnepanelen kunnen daardoor in de toekomst weer een paar procent meer stroom op gaan leveren. Mat dank aan doorzetter Troy Van Voorhis.

Ik ben u nog een vervolg schuldig op mijn blogs van de laatste weken over zonnepanelen die steeds meer stroom opleveren. Enerzijds komt dat doordat de panelen tegenwoordig bijna 50 procent groter zijn dan de standaard van 1,7 vierkante meter die  op mijn dak en vele andere daken ligt. Anderzijds is het te danken aan zogeheten bifaciale panelen, zo schreef ik al, panelen die licht komend van zowel de voor- als de achterkant kunnen omzetten in stroom.

Standaardpanelen en grotere panelen broederlijk naast elkaar. De panelen rechts leveren in principe meer stroom op.Beeld Vincent Dekker

Botsende fotonen

Er is echter nog een derde ontwikkeling gaande, zij het nu nog alleen in de laboratoria, waardoor panelen zonlicht efficiënter in stroom kunnen omzetten. Dat heeft te maken met het aantal elektronen dat één foton in een zonnecel los 'tikt’. Om stroom op te wekken moeten lichtdeeltjes in een zonnepaneel tegen een elektron botsen. Dat elektron kan daardoor net genoeg energie krijgen om los te komen van zijn kern. In de huidige zonnepanelen kan een foton één elektron in beweging zetten. 

Afhankelijk van de kleur van het licht, heeft een foton na de botsing echter nog wat energie over. Vooral blauw en groen licht heeft genoeg energie om nog een elektron vrij te tikken. Maar die energie wordt nu nog goeddeels omgezet in warmte. Nutteloze warmte en, sterker nog, ongewenste warmte, want bij warmte gaan zonnepanelen slechter presteren.

Veertig jaar geduld

Dat moet beter kunnen, dacht Van Voorhis in de jaren zeventig. De chemieprofessor aan het Amerikaanse technologie-instituut MIT stelde toen al modellen voor die het losmaken van een tweede elektron mogelijk moesten maken. Maar het heeft ruim veertig jaar geduurd voordat het proces vorig jaar in de praktijk kon worden gebracht. Van Voorhis was daar nog altijd bij betrokken. De sleutel bleek een dun laagje op de zonnecellen dat ervoor zorgt dat de extra energie van een foton niet verloren gaat als warmte maar een extra elektron het circuit in stuurt.

Omdat de verdubbeling slechts bij bepaalde kleuren licht lukt, gaat de efficiëntie van een zonnepaneel niet ook meteen met 100 procent vooruit. Maar de verbetering is toch behoorlijk. Het theoretisch rendement van een zonnecel, hoeveel van de energie in het licht omgezet kan worden in stroom,  was tot  nu toe maximaal 29 procent. Dat zou nu dankzij Van Voorhis 35 procent kunnen worden, wat dus een relatieve verbetering van ruim 20 procent zou zijn.

Plastic zonnecellen

Van Voorhis is niet de enige die op het spoor van het ‘tweede elektron’ zat. Onderzoekers van zeven universiteiten onder leiding van professor Christian Müller in Göteborg in Zweden hebben een methode ontwikkeld om plastic zonnecellen efficiënter te maken door fotonen meer dan één elektron los te laten wrikken. Plastic zonnecellen die heel goedkoop te produceren zijn, vormen al jaren een grote belofte. Tot nu toe is de stroomopbrengst echter nog te gering. De verbetering van professor Müller zou de zonnefolie wellicht financieel interessant kunnen maken.

In zijn weblog ‘Vincent wil zon’ belicht Vincent Dekker innovaties en ontwikkelingen op het gebied van groene energie, dichtbij en ver van huis. Lees meer afleveringen op trouw.nl/vincentwilzon.

Lees ook:

Leveren tweezijdige zonnepanelen op een schuin dak daadwerkelijk meer stroom op?

Tweezijdige, zogeheten bifacial, zonnepanelen leveren meer stroom dankzij licht dat de zonnecellen via de achterkant bereikt. Op schuine daken kan dat niet veel zijn, zou je denken, maar dat kan meevallen. Al hangt de hoeveelheid extra stroom mede af van de kleur van je dakpannen.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden