Door zonlicht om de tuin te leiden, slaagde kersvers bijzonder hoogleraar ‘fotonische materialen voor zonne-energie', Albert Polman, erin zonnepanelen te ontwerpen die veel efficiënter zijn dan de huidige modellen. Daarnaast berekende hij dat een nieuwe mix van materialen de panelen nog vele malen efficiënter kan maken. De resultaten van zijn onderzoeken staan in Nature (Materials en Communications) van 21 februari.
De efficiëntere panelen zijn niet veel duurder dan wat er nu op de markt is, en dat stemt Polman optimistisch over de toekomst. ‘Zonne-energie hoeft maar twee tot drie keer efficiënter te worden om te concurreren met de huidige, vervuilende energiebronnen,' zegt Polman. ‘Dat kunnen we binnen vijf jaar bereiken, mits we nu inzetten op zonne-energie.’
Duurzame toekomst
Twee problemen staan die duurzame toekomst nu nog in de weg. Ten eerste vangen zonnecellen nu niet alle kleuren licht efficiënt op en ten tweede wordt het ingevangen licht nog niet volledig in stroom omgezet.
Polman trotseerde het eerste probleem door zonlicht te sturen. De traditionele silicium zonnepanelen hebben een blauwe kleur. Dat is geen goed teken, want dat betekent dat ze al het blauwe licht weerkaatsen en dus niet in stroom omzetten. Door een laagje nanodeeltjes op een zonnepaneel te printen, wisten de natuurkundigen het blauwe licht toch te vangen. De nanodeeltjes verbogen het licht, zodat het alsnog in de silicium zonnecel terechtkwam. Dat scheelt aanzienlijk. Met de nieuwe techniek is het mogelijk zonnecellen te maken met een rendement van boven de 20 procent, ten opzichte van de gebruikelijke 10 tot 15 procent.
70 procent rendement
Maar het kan nog beter, denkt Polman, want het omgebogen blauwe licht werd door het silicium maar voor 30 procent omgezet in energie. Dus borduurden de onderzoekers voort op het ombuigconcept, en kwamen ze met een idee voor een geheel nieuw soort zonnepaneel op de proppen. Daarin wordt iedere kleur licht door nanodeeltjes omgebogen naar een strook bijpassend materiaal. Rood licht belandt bijvoorbeeld op silicium, dat het volledig absorbeert. En blauw licht wordt juist naar galliumarseen gesluisd, en daar volledig door opgenomen. Op die manier moet een rendement van 70 procent haalbaar zijn.
Daar gaat Polman de komende tijd dan ook mee aan de slag. Hij is in deze maand benoemd tot bijzonder hoogleraar aan de UvA, terwijl hij het FOM-Instituut Amolf, op het Science Park, blijft leiden. In die dubbelfunctie gaat hij de superefficiënte zonnecellen ontwikkelen en testen. Hij rekent daarbij op de hulp van masterstudenten natuurkunde, die op Amolf stage willen lopen.
De efficiëntere panelen zijn niet veel duurder dan wat er nu op de markt is, en dat stemt Polman optimistisch over de toekomst. ‘Zonne-energie hoeft maar twee tot drie keer efficiënter te worden om te concurreren met de huidige, vervuilende energiebronnen,' zegt Polman. ‘Dat kunnen we binnen vijf jaar bereiken, mits we nu inzetten op zonne-energie.’
Duurzame toekomst
Twee problemen staan die duurzame toekomst nu nog in de weg. Ten eerste vangen zonnecellen nu niet alle kleuren licht efficiënt op en ten tweede wordt het ingevangen licht nog niet volledig in stroom omgezet.
Polman trotseerde het eerste probleem door zonlicht te sturen. De traditionele silicium zonnepanelen hebben een blauwe kleur. Dat is geen goed teken, want dat betekent dat ze al het blauwe licht weerkaatsen en dus niet in stroom omzetten. Door een laagje nanodeeltjes op een zonnepaneel te printen, wisten de natuurkundigen het blauwe licht toch te vangen. De nanodeeltjes verbogen het licht, zodat het alsnog in de silicium zonnecel terechtkwam. Dat scheelt aanzienlijk. Met de nieuwe techniek is het mogelijk zonnecellen te maken met een rendement van boven de 20 procent, ten opzichte van de gebruikelijke 10 tot 15 procent.
70 procent rendement
Maar het kan nog beter, denkt Polman, want het omgebogen blauwe licht werd door het silicium maar voor 30 procent omgezet in energie. Dus borduurden de onderzoekers voort op het ombuigconcept, en kwamen ze met een idee voor een geheel nieuw soort zonnepaneel op de proppen. Daarin wordt iedere kleur licht door nanodeeltjes omgebogen naar een strook bijpassend materiaal. Rood licht belandt bijvoorbeeld op silicium, dat het volledig absorbeert. En blauw licht wordt juist naar galliumarseen gesluisd, en daar volledig door opgenomen. Op die manier moet een rendement van 70 procent haalbaar zijn.
Daar gaat Polman de komende tijd dan ook mee aan de slag. Hij is in deze maand benoemd tot bijzonder hoogleraar aan de UvA, terwijl hij het FOM-Instituut Amolf, op het Science Park, blijft leiden. In die dubbelfunctie gaat hij de superefficiënte zonnecellen ontwikkelen en testen. Hij rekent daarbij op de hulp van masterstudenten natuurkunde, die op Amolf stage willen lopen.
