EO

Gesplitst licht geeft stabiele verbetering van zonnecellen

08 oktober 2018 om 10:00 uur

De singlet-splijting fotonenvermenigvuldiger zet hoog-energetische fotonen om in twee laag-energetische die door een zonnecel efficiënt in elektrische energie kunnen worden omgezet. Zonder singlet-splijting zou het hoog-energetische licht een groot deel van zijn energie verliezen aan warmte. Illustratie: Henk-Jan Boluijt

Natuurkundigen van Amolf en de Universiteit van Cambridge hebben met theoretische modellen een vergelijking gemaakt tussen twee veelbelovende technologieën om het rendement van zonnecellen te verbeteren: foton-vermenigvuldiging via singlet-splijting en tandem zonnecellen. Hoewel deze technologieën potentieel nagenoeg evenveel rendementsverbetering opleveren, blijkt singlet-splijting stabieler bij variaties in de weersomstandigheden. Daarnaast zijn voor singlet-splijting geen aanpassingen aan de siliciumtechnologie nodig, waardoor het zelfs kan worden gebruikt om bestaande zonnecellen te verbeteren.


"Er zijn twee veelbelovende strategieën die zonnecellen enorm kunnen verbeteren", zegt promovendus Moritz Futscher. "De eerste, tandem zonnecellen gebaseerd op hybrides van perovskiet en silicium , krijgt veel aandacht en wordt uitgebreid bestudeerd door wetenschappers in de hele wereld. Wij doen ook onderzoek naar perovskiet, maar we zijn tevens één van de weinige groepen die singlet-splijting onderzoeken."

 

De energie van fotonen veranderen

Singlet-splijting is een proces dat enkel plaatsvindt in organische halfgeleiders. Na absorptie van een foton met hoge energie, ontstaat een hoog-energetisch deeltje, een singlet exciton. Dit deeltje splitst zich in twee triplet excitons, met ongeveer de helft van de energie per stuk. "Met dit principe kun je uit elk hoog-energetisch foton twee fotonen met lagere energie creëren, die vervolgens worden uitgezonden naar een onderliggende zonnecel via kwantumdots. Op deze manier werkt singlet-splijting als foton-vermenigvuldiger."

 

Theoretische vergelijking

Futscher en zijn collega's vergeleken zonnecellen met singlet-splijting en silicium met tandem zonnecellen met perovskiet en silicium middels een theoretisch model, waarbij ze realistische omstandigheden gebruikten. "We weten dat tandem zonnecellen erg goed werken in zonnige gebieden, maar dat ze onder variabele weersomstandigheden veel minder goed presteren. Daarom hebben we het weer en het zonnespectrum meegenomen in onze vergelijking", zegt Futscher. "We ontdekten dat singlet fission in staat is om de beste silicium zonnecellen evenveel te verbeteren als met tandem zonnecellen mogelijk is. Daarnaast zagen we dat singlet fission ook bij veranderende weersomstandigheden een stabiele rendementsverbetering oplevert."

 

Eenvoudige upgrade

Dat zonnecellen met singlet-splijting potentieel even goed zijn als tandem zonnecellen - en onder sommige omstandigheden zelfs beter - maken ze tot een interessant alternatief. "Deze fotonenvermenigvuldigers zijn eenvoudig te maken. Het is in feite een dunne plastic folie die bovenop een zonnecel geplaatst kan worden. De technologie van de zonnecel zelf hoeft niet te worden aangepast", zegt Futscher. "Hoewel de resultaten het best zijn voor de nieuwste state-of-the-art zonnecellen, zou zo'n folie zelfs de prestaties van bestaande zonnecellen kunnen verbeteren, vooral in de wisselende weersomstandigheden die we in Nederland hebben."

 

Gerelateerd nieuws

Onderhoud sluizen en bruggen voorspeld door continue metingen

Onderhoud sluizen en bruggen voorspeld door continue metingen

Bruggen en sluizen die langer meegaan, minder energie verbruiken en minder vaak gestremd zijn. Dat is het resultaat als je beter kunt voorspellen wanneer onderhoud precies nodig is. In het programma Vitale Assets laten…

De Larense Denker van Rodin in ere hersteld met 3D-techniek

De Larense Denker van Rodin in ere hersteld met 3D-techniek

In 2007 werd het bronzen beeld ‘De Denker’ van Rodin gestolen uit de beeldentuin van museum Singer Laren. Twee dagen later werd het zwaar beschadigd teruggevonden. Een jaar later benaderde het museum Tonny Beentjes,…

Nieuwe deeltjes ontdekken met behulp van zwarte gaten

Nieuwe deeltjes ontdekken met behulp van zwarte gaten

Sommige theorieën die verder gaan dan het Standaardmodel van de elementairedeeltjesfysica voorspellen dat er nieuwe, ultralichte deeltjes bestaan met veel kleinere massa’s dan die van de lichtste bekende deeltjes in…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Safe PCB Nederland
Safe PCB Nederland

Printplaten/PCB's, prototype en series

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

23 november 2018, Groningen

BEYOND THE LAB: the DIY Science Revolution

Dit project laat zien dat mensen mee kunnen doen aan wetenschap en samen de verantwoordelijkheid delen...

Meer agendapunten »