ComputersHowto
Zonne-energie heeft de afgelopen jaren een enorme opkomst gekend en is nu algemeen populair en wordt beschouwd als een zeer goed en milieuvriendelijk alternatief voor niet-hernieuwbare energiebronnen. Ondanks veel onderzoek en vooruitgang konden we tot nu toe niet het grootste deel van de beschikbare zonne-energie benutten en de reden hiervoor is dat onze zonnecellen niet efficiënt genoeg zijn. In feite is de efficiëntie van de beste zonnecellen slechts ongeveer 25%.
Een overvloedig mineraal, perovskiet genaamd, werd door eerder onderzoekswerk als mogelijke oplossing voor de slechte prestaties van zonnecellen genoemd, maar het was op dit moment slechts een stukje theorie. Nu heeft een team van wetenschappers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) en Stanford University theorie in actie bedacht door een tandem silicium-perovskiet twee-in-een zonnecel te construeren..
Tandem-zonnecellen, ook wel multi-junction-zonnecellen genoemd, bestaan uit meer dan één halfgeleidermateriaal. Ze hebben het potentieel om de efficiëntie van zonnecellen aanzienlijk te verhogen, maar het gebruik ervan is zeer beperkt gebleven vanwege de hoge kosten en fabricagecomplicaties. Het team heeft zich vooral op deze ontwerpen geconcentreerd omdat ze meenden dat er veel ruimte voor verbetering in zit.
Perovskiet is een kristallijn organometaal mineraal dat bijna overal ter wereld in geologische afzettingen voorkomt en het kan ook goedkoop in laboratoria worden geproduceerd. Wetenschappers wisten al decennia dat perovskiet lichtabsorberende eigenschappen en halfgeleider-eigenschappen heeft, maar pas in 2009 werd het gebruikt in zonnecellen. Het belangrijkste voordeel van het gebruik van perovskiet in zonnecellen is dat het kan worden geïntegreerd in micrometer-dunne lagen.
Aanbevolen: haal elektriciteit uit het oogsten van zonne-energie, 3D-geprinte "bomen"
De tandem-zonnecellen die via dit experiment zijn gemaakt, zullen behulpzaam zijn bij het verbeteren van de verbinding tussen silicium- en perovskietlagen. Dit zou gunstig kunnen zijn voor het opnemen van vooruitgang bij de productie van verschillende technologieën en gadgets. De verbindingslaag of tunnelovergang bestaat uit zwaar gedoteerd p-type en n-type silicium waardoor de energiebarrière tussen twee verschillende lagen nagenoeg nul is. Een extra titaniumdioxidelaag wordt toegevoegd om elektronen uit de perovskiet-zonnecel vrij in de tunnelovergang te laten stromen. Hier recombineren ze met de elektronen van het siliciumpaneel.
Een tandem zonnecel op basis van perovskiet en silicium is veel efficiënter en kan een groter deel van de zonnestraling absorberen waarover we beschikken.
Bovendien minimaliseren deze zonnepanelen het fenomeen dat we thermalisatie noemen. Het treedt op wanneer de energie van fotonen als warmte wordt vrijgegeven. Silicium absorbeert het beste fotonen naar de bovenkant van het zonne-energiespectrum, terwijl perovskiet goed is in het vangen van fotonen uit het onderste infraroodsegment. Daarom kunnen deze gespecialiseerde absorberende lagen zonlicht efficiënter in elektriciteit omzetten dan een enkele absorberende laag.
Het resultaat van dit experiment was veelbelovend. Een tandemzonnecel vertoonde bijna 50% toename in zijn efficiëntie. De onderzoekers denken dat het verfijnen van de perovskietlaag en het gebruik van geavanceerdere siliciumzonnecellen betere resultaten kan opleveren. Tot dan toe was dit onderzoek een mijlpaal in deze arena, omdat het zonne-energie een enorme boost gaat geven door de zonnecellen veel efficiënter te maken dan voorheen. Dus nu hoeven we slechts 1 zonnecel te gebruiken om de vrucht van 2 te bereiken.
Aanbevolen: de nieuwe investering van Google: SolarCity
Blijf fossBytes lezen voor meer wetenschappelijke en technische updates elke dag.
