FOM honoreert twee projecten voor zonnecellen met hoger rendement

De nieuwe projecten brengen eerdere resultaten van het Joint Solar Programme dichter tot een toepassing. FOM financiert de projecten met de zogenoemde TKI-toeslag die is toegekend door het Topconsortium voor Kennis en Innovatie van de Topsector High Tech Systemen en Materialen. De TKI-toeslag is een stimuleringsmaatregel van de overheid voor publiek-private samenwerkingen. Het Joint Solar Programme is een mooi voorbeeld van zo’n samenwerking, waarin FOM samenwerkt met verschillende industriële partners.

Plasma Processing of Silicon Nanocrystals at Scalable Throughputs for High Capacity Lithium-Ion Battery Applications

Projectleider: prof.dr.ir. Richard van de Sanden (Differ)

Industriële partner: Roth & Rau

Totaalbudget: € 125.000, waarvan FOM € 55.000 bijdraagt

Onderzoekers van FOM-instituut Differ, de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) en Roth & Rau willen de opslagcapaciteit van lithium-ion batterijen verhogen met behulp van silicium nanokristallen. Daarvoor ontwikkelen de fysici een techniek die de grootschalige productie van anodes van silicium nanokristallen mogelijk maakt. Deze anodes kunnen de capaciteit van lithium-ion batterijen tot een factor tien verbeteren. Dat zou een grote impact hebben op energieopslag in bijvoorbeeld elektrische voertuigen. Projectleider prof.dr.ir. Richard van de Sanden (directeur Differ): "Duurzame energie efficiënt opslaan is een van de belangrijkste uitdagingen voor de transitie naar duurzame energiebronnen. Met dit project willen we een grote stap maken in batterijen met een hoge capaciteit. Het einddoel van het onderzoek is een prototype dat we kunnen overdragen aan de industrie."

De drie partners onderzoeken hoe ze de nanokristallen van silicium gecontroleerd kunnen laten aangroeien vanuit een plasma, een geïoniseerd gas. Een postdoc zal binnen de onderzoeksgroep Plasma and Materials Processing van de TU/e de grootschalige productie van silicium nanokristallen onderzoeken, en testen hoe die zich gedragen bij herhaald opladen en ontladen met lithium. De industriële partner Roth & Rau is gespecialiseerd in geavanceerde productietechnieken en geeft toegang tot een plasma-opstelling die op industriële schaal silicium nanokristallen kan maken.

Record efficiency quantum dot luminescent solar concentrator

Projectleider: dr. Wilfried van Sark (Universiteit Utrecht)

Industriële partner: AdTech

Totaalbudget: € 53.000, waarvan FOM € 45.000 bijdraagt

Onderzoekers van de Universiteit Utrecht, de Technische Universiteit Eindhoven en het Italiaanse bedrijf Adtech willen met dit project het rendement van luminescente zonneconcentratoren verhogen. Luminescente zonneconcentratoren (LSC’s) zijn een goedkoop alternatief voor de traditionele silicium zonnepanelen. Het recordrendement van LSC’s, dat momenteel op 7,1 procent ligt, is echter sinds 2008 niet meer gebroken. Dit is voornamelijk vanwege diverse verliesfactoren die de opbrengst van de LSC’s limiteren.

Wetenschappers hebben in de afgelopen jaren hard gewerkt aan een oplossing voor een van de belangrijkste verliesfactoren in LSC’s, namelijk zelfabsorptie. In een LSC wordt zonlicht geabsorbeerd door luminoforen die het licht vervolgens met wat rood-verschuiving (een langere golflengte) uitzenden. Een andere luminofoor kan het rood-verschoven licht vervolgens absorberen als het absorptiespectrum en emissiespectrum sterk overlappen. Tijdens het voorgaande project ‘Towards low-cost luminescent solar concentrators’ binnen het Joint Solar Programme toonde promovendus Zachar Krumer aan dat zogenaamde type-II quantum dots niet gevoelig zijn voor zelf-absorptie.

Projectleider dr. Wilfried van Sark: "Met het nieuwe project willen we het recordrendement van LSC’s verbeteren door zeer stabiele, hoge kwaliteit type-II quantum dots te gebruiken in een vloeibare LSC. We gaan voor een rendement van tien procent."