Nu de fossiele brandstoffen hun einde naderen, heeft zonne-energie de toekomst. De huidige zonnecellen zijn echter duur, groot en onhandig. Maar er is hoop. Aan diverse universiteiten in instituten wordt hard gewerkt aan een flexibele, betere en goedkope variant.

Op dit moment hebben zonnecellen een hoop nadelen: ze zijn duur en kunnen vaak maar twintig procent van de opgevangen zonne-energie omzetten in voor ons bruikbare energie. Bovendien is het in veel gebieden zoals Europa en Noord-Amerika zo vaak bewolkt dat het onmogelijk is om alle mensen van zonne-energie te voorzien. En als we dat wel willen, dan moet vijf tot vijftien procent van al het land met zonnecellen worden bedekt. Ook niet heel fraai, dus.

Draadjes
Onder het motto: ‘Dat moet beter kunnen’ zijn onderzoekers op dit moment bezig met een nieuwe variant zonnecellen. Zo wordt er gekeken hoe er meer zonlicht kan worden geabsorbeerd. Op dit moment bestaan de zonnecellen uit een enkele licht absorberende halfgeleider. Door deze laag te vervangen door een halfgeleider met draden op nanoschaal kan er veel maar worden opgevangen. Het licht raakt als het ware tussen de nanodraden verstrikt en komt er niet meer uit. “Dat optimaliseert de absorptie van het licht,” legt onderzoeker Ali Javey uit.

Terugkaatsen
Nadat het licht geabsorbeerd is, wordt het omgezet in bruikbare energie. Hierbij gaat op dit moment veel zonlicht verloren. Slechts 20 procent kan worden omgezet in energie. De wetenschappers hebben ook dit probleem aangepakt en bepaalde materialen vervangen en toegevoegd. Deze materialen zorgen ervoor dat het licht dat verloren dreigt te gaan wordt teruggekaatst en alsnog wordt opgevangen. Dat klinkt prachtig, maar tot op heden heeft dat qua effectiviteit weinig opgeleverd: nog steeds gaat door kinderziektes 80 procent verloren. Toch is het wel een vooruitgang. De nieuwe onderdelen kunnen in vergelijking met de oude met een honderdste van het materiaal gemaakt worden. Bovendien is het materiaal heel flexibel en kan het vrijwel overal worden toegepast. “De cellen kunnen zelfs in gebouwen worden geïntegreerd, als delen die overeenkomen met de vorm van de dakpannen,” vertelt onderzoeker Harry Atwater, van het California Institute of Technology.

Licht buigen
Andere onderzoekers werken weer aan de juiste manier om zonlicht op te vangen. Zo werkt het FOM-Instituut voor Atoom- en Molecuulfysica aan de ontwikkeling van cellen die ervoor zorgen dat het zonlicht niet door de zonnecellen, maar via het oppervlak van de zonnecel loopt. Dat wordt bewerkstelligt met behulp van plasmonische nanostructuren die het inkomende licht buigen zodat het op de juiste wijze op de zonnecel terecht komt.

Sinds de eerste zonnecel werd geproduceerd, heeft het onderzoek naar zonne-energie een vlucht genomen. De zoektocht naar goedkopere materialen en toepassingen is van groot belang, omdat de zonnecellen daarmee ook binnen handbereik van de ontwikkelingslanden komen. En juist daar is een hoop zonne-energie te halen. Als alles volgens plan gaat, is een nieuwe generatie zonnecellen binnenkort geboren. Een belangrijke stap in een duurzame richting.