Sluitstuk | Laagjes voor licht
Door zonnecellen op te bouwen uit dunne laagjes van verschillende materialen, kun je het hele lichtspectrum zo optimaal mogelijk benutten. Promovenda Alice Furlan plakte onder meer dunne siliciumlaagjes op een laag halfgeleidend plastic en maakte zo een cel die zonlicht absorbeert van infrarood tot ultraviolet.
Alice Furlan ziet het al helemaal voor zich: naar het strand met een parasol bedekt met zonnecellen, waarmee ze haar telefoon en andere elektrische gadgets kan opladen. “Misschien is het mijn Italiaanse bloed”, lacht ze. “Maar sowieso zie ik de toekomst van flexibele zonnecellen vooral in de consumentenelektronica. Daar zijn ze bij uitstek voor geschikt.”
Na een periode als Erasmusstudent in Delft besloot de Italiaanse dat ze in Nederland wel zou kunnen aarden. Ze regelde daarom een stage in het lab van Spinozaprijswinnaar René Janssen, waar ze mocht terugkomen voor een promotieonderzoek. “Ik ben altijd geïnteresseerd geweest in zonnecellen en vond het prettig dat ik met dit onderzoek iets kon betekenen voor het milieu”, zo verklaart ze haar motivatie.
Flexibele zonnecellen, gemaakt van plastic en/of dunne laagjes silicium, zijn handig in het gebruik en goedkoop te fabriceren, maar de rendementen blijven nog achter bij die van de standaard zonnecellen van kristallijn silicium. Furlan testte daarom hoe je het best verschillende laagjes kunt combineren. Ze begon met twee of drie laagjes van verschillende soorten halfgeleidend plastic, waarbij elke laag weer een andere kleur licht absorbeert - samen maken ze dus optimaal gebruik van het invallende zonlicht.
De cruciale plek in deze zogeheten tandem en triple junction zonnecellen is de verbinding tussen de verschillende actieve lagen, vertelt Furlan. “In die contactlagen heb je de grootste verliezen; de actieve lagen zijn namelijk in een eerder stadium al uitgebreid getest als enkellaags cel, dus die zijn al geoptimaliseerd.”
Met gouden nanodeeltjes en metaaloxiden ging ze die verbindingsproblemen met wisselend succes te lijf, vertelt ze. Maar de kroon op haar promotietraject vindt Furlan de samenwerking met Delftse collega’s, met wie ze de voordelen van dunne laagjes zogeheten amorf silicium - goede absorptie van ultraviolet en zichtbaar licht - combineerde met de Eindhovense plastic cellen, die juist zeer gevoelig zijn voor het infrarode deel van het lichtspectrum.
Die combinatie leverde een rendement op van meer dan dertien procent; ongeëvenaard voor dit type cellen, aldus Furlan. “We hebben twee disciplines binnen ons vakgebied bij elkaar gebracht die normaal gesproken volledig gescheiden zijn. Ik vond het erg inspirerend om te zien dat je meer kunt bereiken als je jezelf niet in je eigen hokje opsluit.”
Toch is de Italiaanse wel klaar met het onderzoek. Ze hoopt in ons land - ze heeft inmiddels een relatie met een Nederlandse collega - nu een baan te vinden op het organisatorische vlak. “Ik geloof dat ik van nature eigenlijk geen wetenschapper ben”, zegt ze. “Uiteindelijk kan ik toch beter met mensen omgaan dan met lab-apparatuur.”
Discussie