Wetenschappers verdubbelen opbrengst zonnecellen

De zon schijnt altijd en de hoeveelheid energie die de aarde van de zon ontvangt is veel meer dan we als mensheid nodig hebben. Daarom is het niet gek om voor de toekomst van onze energievoorziening te kijken naar zonnecellen. De eerste zonnecellen waren echter niet erg efficiënt in het omzetten van zonne-energie in elektriciteit. Sindsdien zijn er grote verbeteringen in rendement gerealiseerd, maar er is nog veel winst te behalen.

Om de opbrengst van zonnecellen te verbeteren, is er nu een grote stap gezet. Wetenschappers van de Universiteit van Californië zijn er namelijk in geslaagd een van de beperkingen van conventionele lichtsensoren te omzeilen. Om zonlicht in elektrische energie om te zetten, konden zonnecellen per lichtdeeltje dat de cel raakt hooguit één elektron, een elektrisch deeltje, genereren. Via een kwantummechanisch effect is het voor het eerst gelukt om dat naar twee elektronen te tillen.

De onderzoekers bereikten dit effect door twee materialen in zeer dunne laagjes op elkaar aan te brengen. Als een lichtdeeltje het bovenste materiaal raakte sloeg dat een elektron in een hogere energiestaat, waardoor het los door het materiaal ging stromen als elektriciteit. Bij de overgang naar het tweede materiaal kon het echter een extra elektron losslaan. Onderzoeker Nathaniel Gabor stelt: “We zien hier een nieuw fenomeen. Normaal verspilt een elektron energie als het tussen twee energiestaten verspringt. In ons experiment bevrijdt die verspilde energie een tweede elektron, waardoor de opbrengst verdubbelt.”

Een zonnige toekomst

Volgens de onderzoekers biedt deze ontwikkeling veel perspectief. Omdat de gebruikte materialen extreem dun zijn, zijn ze zo goed als doorzichtig. Daardoor kunnen ze in de toekomst wellicht als zonnecellen dienen op ramen. En omdat ze ook flexibel zijn, zouden ze in kleding verwerkt kunnen worden om daar ook energie in op te wekken. Naast zonnecellen zijn er nog andere apparaten die lichtsensoren gebruiken, zoals camera’s en smartphones. Die zouden ook kunnen profiteren van een grote slag in rendement.

Waar komt onze energie vandaan?

Je zou het misschien niet zeggen, maar bijna alle energie op aarde komt uiteindelijk van de zon. Afgezien van de warmte die je van de zon voelt, komt ook alle energie in ons voedsel uit de zon. Planten zetten via de groenkorrels in hun bladeren namelijk zonne-energie om in suikers, en ook de dieren die we eten halen hun energie daar weer vandaan. Zelfs de fossiele brandstoffen (aardolie, aardgas, steenkolen) die we voor onze moderne energiebehoeftes gebruiken, bestaan weer uit plantaardige en dierlijke resten van miljoenen jaren oud. Eigenlijk is dit dus zonne-energie die heel lang onder de grond is opgeslagen.

Dit artikel is verzorgd door de wetenschapsredactie van De Kennis van Nu (NTR).

NPO Radio 1 houdt je dagelijks op de hoogte over de laatste ontwikkelingen in de wetenschap

Maandag t/m vrijdag rond 16.20 uur in Nieuws en Co