Een nieuw materiaal voor zonnecellen bestaande uit koper-zink-germanium-selenide kan zonnepanelen nog meer energie laten opwekken. Dat is de conclusie van het Europese onderzoeksproject SWInG van IMO-IMOMEC, het geïntegreerd onderzoeksinstituut van UHasselt en imec.
"Dit nieuwe materiaal voor zonnecellen zouden we als een tweede laag bovenop de bestaande laag silicium van de zonnepanelen kunnen integreren. Waardoor de zonnepanelen nog meer energie opwekken", zegt prof. dr. Bart Vermang. Dit onderzoeksproject werd uitgevoerd binnen EnergyVille, de onderzoekssamenwerking tussen UHasselt, imec, KU Leuven en VITO.
"De huidige generatie siliciumzonnepanelen behalen een maximale energie-efficiënte rond 25 procent", zegt prof. dr. Bart Vermang. "En daarmee zitten we heel dicht bij de theoretische limiet van een zonnepaneel. Als we nog meer energie uit een paneel willen halen, moeten we dus op zoek gaan naar nieuwe technieken en materialen."
In het Europese SWInG project, dat liep binnen EnergyVille, werd er daarom gezocht naar een materiaal dat als tweede zonnecel bovenop de bestaande siliciumzonnepanelen kan worden geplaatst.
Door deze 'tandem' van zonnecellen op elkaar te leggen, kunnen panelen nog meer energie genereren. "Er wordt al langer gezocht naar het beste materiaal voor zo een tweede zonnecel, maar de huidige materialen hebben allemaal gebreken", legt Bart Vermang uit. "Zo zijn ze ofwel niet efficiënt genoeg, onstabiel, te schaars, of te duur. Daarom hebben wij zelf een nieuw materiaal ontwikkeld bestaande uit koper, zink, germanium en selenide. Hierbij kan germanium ook vervangen worden door silicium."
Wereldrecordefficiëntie behaald
De resultaten van dit nieuwe materiaal voor zonnecellen zijn verbluffend zegt Bart Vermang: "Niet alleen gaat het hier om een zeer stabiel materiaal, dat voldoende voorradig is en niet te duur. Na drie jaar onderzoek behaalden wij met ons prototype ook een wereldrecordefficiëntie van 8,4%.
Dat is ongezien en mits nog aanpassingen in de zonnecelstructuur zou dit materiaal als tweede laag boven de siliciumzonnepanelen de efficiëntie van zonnepanelen kunnen verhogen tot over die theoretische limiet van 30 procent."
De resultaten van dit onderzoek worden nu gepubliceerd in het wetenschappelijke journal Sustainable Energy & Fuels. "We zijn erg trots op dit onderzoek, waar we samen met een heel team van instellingen, waaronder ook UGent, aan werkten.
Ook bedrijven zullen met deze resultaten aan de slag kunnen, tijdens dit onderzoek werkten we overigens nauw samen met het Zweedse zonne-energiebedrijf Midsummer. Hopelijk kunnen bedrijven deze technologie later gaan toepassen in het productieproces van zonnepanelen", aldus Bart Vermang. Dit onderzoeksproject kreeg een Europese financiering van 3 miljoen 250.000 euro.
Nieuw onderzoek: zonnepanelen als raam
"Door deze mooie resultaten hebben we ondertussen ook een nieuw Europees onderzoeksproject kunnen opstarten: Tech4Win. "Een onderzoek waarmee we de volgende jaren transparante zonnepanelen willen ontwikkelen", zegt Bart Vermang. "Het gaat hierbij om zonnepanelen even doorzichtig als een glazen raam, daardoor zouden ze perfect geïntegreerd kunnen worden in gebouwen.
Deze panelen zullen het - voor het menselijk oog onzichtbare - ultraviolet en infrarood van zonnestralen opvangen en omzetten in groene elektriciteit." Over drie jaar hopen we de eerste prototypes klaar te hebben, ook hier gaat het om een Europees project van 3 miljoen euro.
Meer informatie op https://www.imec-int.com/en/thin-film-solar-cells-and-modules, http://swing-h2020.eu/index.php/news en http://www.tech4win.eu/
