Energie winnen uit ‘verloren’ warmte

Thermofotovoltaïsche cellen zijn uitermate geschikt om gebruikt te worden in een industriële context, bijvoorbeeld om elektriciteit te genereren uit de warmte die vrijkomt bij de productie van glas of staal en die anders verloren zou gaan. Ze zouden ook de efficiëntie van verwarmingsinstallaties in woningen kunnen verhogen, door elektriciteit te winnen uit het warmteverlies bij de productie van warm water. Thermofotovoltaïsche cellen zijn echter nog niet op de markt verkrijgbaar omdat ze nog te duur zijn en een te lage omzettingsefficiëntie hebben. De nieuwe techniek die imec ontwikkelde is dan ook een belangrijke stap naar marktintroductie van deze veelbelovende technologie.

Goedkoper proces

De actieve laag van thermofotovoltaïsche cellen wordt meestal gemaakt uit III-V materiaal. Om een dergelijk materiaal op een drager (substraat) aan te brengen wordt traditioneel het substraat intensief voorbehandeld, zodat de III-V laag er epitaxiaal op gegroeid kan worden. Imec heeft nu een goedkoper proces ontwikkeld ter vervanging van de dure epitaxiale groeitechniek. De actieve laag wordt gevormd door diffusie en het oppervlak wordt gepassiveerd met amorf silicium. Daarnaast gebruikt imec germaniumsubstraten met een speciaal ontwikkelde oppervlakteafwerking. Testen hebben aangetoond dat imec’s nieuwe thermofotovoltaïsche cellen een opvallend betere kwantumefficiëntie vertonen dan de traditionele cellen. Dit vertaalt zich rechtstreeks in een betere omzettingsefficiëntie van warmte naar elektriciteit.

Trots

Jef Poortmans, directeur van imec’s zonnecelprogramma: "Imec zoekt naar technieken om zonnecellen goedkoper en efficiënter te maken. We hebben daarin al 25 jaar ervaring en hebben de sterke expertise die we uitgebouwd hebben nu succesvol toegepast in ons onderzoek naar thermofotovoltaïsche cellen. We zijn dan ook trots dat we cellen hebben kunnen ontwikkelen met een hogere celperformantie en een lagere productiekost dan de bestaande thermofotovoltaïsche cellen."