TU Delft verhoogt rendement goedkope zonnecellen

Onderzoekers aan de TU Delft hebben laten zien hoe het rendement van relatief goedkope zonnecellen, uit amorf silicium, aanzienlijk kan worden verhoogd: van circa 7 procent naar 9 procent. Gijs van Elzakker promoveerde op dit onderwerp aan de TU Delft.

Onderzoeker Gijs van Elzakker heeft zich gericht op zonnecellen die zijn gemaakt van zogenoemd amorf silicium, afwijkend van het meestal gebruikte kristallijn silicium. Amorf silicium heeft als groot voordeel dat de zonnecellen relatief goedkoop kunnen worden geproduceerd met een heel dun laagje silicium (dunne film zonnecellen).

Rendement

Groot nadeel van zonnecellen met amorf silicium is dat het rendement relatief laag is. Waar kristallijn silicium een opbrengst van ongeveer 18 procent haalt, bleef het bij amorf silicium, tot voor kort, op circa 7 procent steken. Dit komt deels doordat de cellen van amorf silicium last hebben van het zogenoemde Staebler-Wronski effect. Dit is een wetenschappelijk nog niet helemaal opgehelderd fenomeen dat zich manifesteert in de eerste uren dat de cellen worden blootgesteld aan zonnestraling. Hierdoor zakt het rendement met bijna een derde, van ongeveer 10 procent naar circa 7 procent. 

Silaan

Gijs van Elzakker heeft tijdens zijn promotie-onderzoek naar aanpassingen in het productieproces gekeken die het rendement kunnen verhogen. De siliciumlaag in de zonnecellen waar hij zich mee bezig hield, wordt gemaakt uit silaangas (SiH₄). De structuur van het siliciumlaagje kan worden veranderd door dit silaangas tijdens het productieproces te verdunnen met waterstof. Het gebruik van waterstof blijkt het negatieve Staebler-Wronski effect te kunnen verminderen

.

Waterstof

Van Elzakker concentreerde zich onder meer op de verhouding tussen waterstof en silaangas. Hij bepaalde de optimale verhouding tussen waterstof en silaan in het productieproces. Van Elzakker: "We hebben laten zien dat de invloed van het Staebler-Wronski effect hierdoor flink is te reduceren. Wanneer men deze kennis bij de fabricage van dit type zonnecellen toepast, kan men verwachten op een rendement van 9 procent uit te komen." De bevindingen van Gijs van Elzakker worden al toegepast in de productielijn van het Duitse bedrijf Inventux Technologies, het bedrijf waar hij nu voor werkt.