- Onderzoek
- 11/09/2013
Nanodraadzonnecel krijgt efficiëntieboost door schoonmaakklus
Door het oppervlak van een zogenoemde nanodraadzonnecel met een speciale etsmethode ‘schoon te maken’ kun je het energieverlies aanzienlijk beperken. Dat demonstreren onderzoekers van de TU/e, TU Delft en Philips in een publicatie die vandaag verschijnt in het tijdschrift Nano Letters.
Met een efficiëntie van 11,1 procent zit hun zonnecel net onder het huidige wereldrecord, maar ze bereikten dit met aanzienlijk minder materiaal. Het is de nieuwste stap in een opvallend sterke ontwikkeling die dit type zonnecel de laatste jaren doormaakt.
De nanodraadzonnecel is een relatief nieuw type zonnecel, waarbij een verzameling halfgeleidende draden met een dikte van ongeveer honderd nanometer licht opvangen en omzetten in elektriciteit. De laatste jaren neemt de ontwikkeling van dit type zonnecel een grote vlucht. Het behaalde rendement schiet met ongeveer vijf procent per jaar omhoog - een veel sterkere groei dan bij concurrerende technologieën voor zonnecellen te zien is.
Groot voordeel van het gebruik van dunne nanodraden is een veel kleinere behoefte aan kostbaar halfgeleidermateriaal, zodat ze goedkoop gefabriceerd kunnen worden. Nadeel is echter dat de oppervlakte relatief groot is ten opzichte van het volume en dit net de plek is waar imperfecties in het materiaal tot veel energieverlies leiden.
In Nano Letters beschrijven de onderzoekers onder leiding van prof.dr. Erik Bakkers en dr. Jos Haverkort een methode om het oppervlak van nanodraden van indiumfosfide veel gladder te maken, met minder imperfecties. Ze bereiken dat met een door henzelf ontwikkelde etsmethode -het zogenaamde ‘piranha etching’- waarbij een chemische reactie de oppervlakte ‘schoonmaakt’.
Hun zonnecel haalt een rendement van 11,1 procent. Dat is iets minder dan het huidige wereldrecord van 13,8 procent, dat eerder dit jaar met hetzelfde materiaal nanodraden behaald werd door een groep Zweedse, Duitse en Chinese onderzoekers. De nanodraden van de Nederlanders zijn echter 2,5 keer zo dun. Aangezien het rendement normaal gesproken proportioneel omlaag gaat met een dunnere draad -en ze dus een rendement van zo’n 4,5 procent zouden verwachten- zorgt de schoonmaakklus blijkbaar voor een aanzienlijke efficiëntieboost.
De onderzoekers zien mogelijkheden om het rendement met weinig middelen op korte termijn nog verder te verhogen. “Met het variëren van de dikte en een betere stapeling van de kristallen in de nanodraden denken we binnenkort richting de twintig procent te gaan”, zegt Bakkers. Op de langere termijn zou door middel van het stapelen van meerdere subcellen in theorie zelfs rendementen van 65 procent mogelijk moeten zijn.
(Bron: Persteam TU/e)
Discussie