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

Wereldwijde uitstoot CO2 neemt weer toe

Wereldwijde uitstoot CO2 neemt weer toe

2017 en 2018 gaan de boeken in als jaren waarin de CO2-uitstoot toenam na een aantal jaren waarin er geen verandering was in de uitstoot. Die toename is er ondanks het klimaatverdrag van Parijs en de toename in…

Nieuwe Europese innovatiegemeenschappen voor Manufacturing en Urban Mobility

Nieuwe Europese innovatiegemeenschappen voor Manufacturing en Urban Mobility

Het Europees Instituut voor Innovatie en Technologie (EIT) heeft de winnende teams bekendgemaakt die de volgende innovatiegemeenschappen zullen oprichten: EIT Manufacturing en EIT Urban Mobility. De pan-Europese…

Goud smelten bij kamertemperatuur

Goud smelten bij kamertemperatuur

Onder druk wordt alles vloeibaar. En onder invloed van een elektrisch veld? Onder invloed van een elektrisch veld hebben wetenschappers van onder meer de Chalmers universiteit (Se) goud doen smelten bij kamertemperatuur…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
PROTECT PSC1: programmeerbaar, modulair, multifunctioneel en kostenbesparend

De PROTECT PSC1-veiligheidsbesturing is compact, heeft een modulaire structuur en kan uiterst flexibel worden ingezet....

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

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...

11 januari 2019, D&F kantoor Breda

4-daagse masterclass Process Safety voor Engineers

Optimaliseer uw procesveiligheids-management systeem met als resultaat minder ongevallen en stijgende...

16 januari 2019, Veldhoven

Thermische analyse

Thermische analysetechnieken (zoals TGA, DTA, (MT)DSC, micro-calorimetrie, hoge snelheidscalorimetrie,...

Meer agendapunten »