Een nieuwe zonnecel kan het zonnepaneel van de toekomst wel eens een stuk efficiënter maken. De zonnecel is namelijk in staat om infrarood licht om te zetten in energie.

De huidige zonnecellen kunnen niets met zonlicht in het infrarode spectrum. En dat is eigenlijk zonde: zo’n 40 procent van de energie die de zon op aarde brengt, bevindt zich in het nabij-infrarode spectrum. En die energie laten we dus liggen. Tot nu: onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) komen namelijk met een zonnecel die wel iets kan met infrarood licht. “Het is in feite een heel nieuwe soort fotovoltaïsche cel,” vertelt onderzoeker Michael Strano.

Koolstof
De cel bestaat uit twee soorten koolstof: koolstofnanobuisjes en buckyballs. Het is niet voor het eerst dat koolstofnanobuisjes worden ingezet om zonnecellen te maken. Wel is de aanpak van de onderzoekers een stuk efficiënter. Eerder moesten zonnecellen gemaakt van koolstofnanobuisjes altijd nog van een laagje polymeer worden voorzien. Dit laagje hield de nanobuisjes op hun plaats en verzamelde de elektronen die – zodra deze zonlicht absorbeerden – los kwamen. Probleem is echter dat deze zonnecellen van extra coating moesten worden voorzien om te voorkomen dat deze bij blootstelling aan lucht zouden aftakelen. Dat is weer een extra stap in het productieproces en maakt het maken van de zonnecellen duurder en lastiger. De zonnecel van MIT bestaat helemaal uit koolstof en functioneert ook bij blootstelling aan lucht prima.

WIST U DAT…
…ook de plastic zonnecel verrassend veel in zijn mars heeft?

Licht
Een ander groot voordeel is dat de zonnecellen weinig materiaal opeisen. Koolstofnanobuisjes absorberen heel veel licht, dus er is niet veel materiaal nodig om heel veel licht te absorberen. Het resultaat is een heel licht zonnepaneel. Dat is te lezen in het blad Advanced Materials.

Mogelijkheden
De ontwikkelde zonnecellen bieden grote mogelijkheden. Zichtbaar licht (hier halen bestaande zonnepanelen hun energie uit) gaat er namelijk dwars doorheen. Het zou dus mogelijk moeten zijn om de koolstof zonnecellen op zonnepanelen die zichtbaar licht in energie omzetten, te leggen. Het resultaat is een zonnepaneel dat zowel zichtbaar licht als energie in het nabij-infrarode spectrum gebruikt. En dat resulteert in een hogere energie-opbrengst.

Maar zover is het nog niet. Er is namelijk nog genoeg ruimte voor verbetering als het gaat om de nieuwe zonnecel. Zo is de efficiëntie van de koolstof zonnecel bijzonder laag: prototypes zetten slechts 0,1 procent van het licht om in energie. Maar de onderzoekers zijn er zeker van dat ze de cellen nog veel efficiënter kunnen maken. “We weten vrij goed wat we moeten doen om de efficiëntie te verhogen,” vertelt onderzoeker Rishabh Jain. Zijn collega, Strano, wijst erop dat een veel hogere efficiëntie wenselijk, maar niet noodzakelijk is. Op dit moment wordt het nabij-infrarode spectrum helemaal niet benut, dus alles is mooi meegenomen. “Zelfs als je slechts een klein deel van het nabij-infrarode spectrum kunt gebruiken, voegt dat al iets toe.”