Vergeet silicium. Dit materiaal zou een spelbreker kunnen zijn voor zonne-energie

Oxford, UK(CNN Business) Zonne-energie is klaar voor wat de grootste transformatie in meer dan een halve eeuw zou kunnen zijn.

Een groep materialen, perovskieten genaamd, wordt gebruikt om de volgende generatie zonnepanelen te maken, die uiteindelijk twee keer zo efficiënt zouden kunnen zijn als de huidige modellen, en flexibel genoeg om hele gebouwen te omhullen.

De eerste zonnecel die alledaagse elektrische apparatuur van stroom kon voorzien, werd in de jaren vijftig gemaakt bij Bell Labs in New Jersey. In die tijd waren de op silicium gebaseerde panelen enorm duur en zetten ze slechts 6% van het zonlicht om in elektriciteit.

Sindsdien zijn de kosten drastisch gedaald en de huidige silicium zonnecellen kunnen tot 22% van het zonlicht in stroom omzetten. Maar ze zijn bijna op in termen van efficiëntie. Nu bieden perovskieten de mogelijkheid om het vermogen drastisch te verhogen, en ze zouden uiteindelijk silicium helemaal kunnen vervangen.

Onderzoekers van Oxford PV, een bedrijf dat is voortgekomen uit de Universiteit van Oxford, hebben in 2018 een belangrijke doorbraak bereikt. Door silicium te coaten met perovskiet bereikten ze 28% efficiëntie. Het bedrijf gelooft dat het uiteindelijk 40% kan bereiken, of hoger.

Verbeterd zonnecelrendement zal installaties in staat stellen meer stroom uit te pompen met minder panelen, waardoor de kosten dalen, en de hoeveelheid grond, arbeid en apparatuur die nodig is om ze te exploiteren.

“Als we ervoor willen zorgen dat alle nieuwe energieopwekking bestaat uit fotovoltaïsche zonne-energie, dan moeten we de prijs blijven verlagen”, vertelt Henry Snaith, hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van Oxford en medeoprichter van Oxford PV, aan CNN Business. “Een manier om dat te doen is om de efficiëntie of het vermogen van de module te blijven opdrijven, en dit is waar perovskieten echt in het spel komen.”

Zonnepotentieel

Perovskiet werd in 1839 ontdekt. Oxford PV gebruikt een synthetische versie, gemaakt van goedkope materialen die overvloedig aanwezig zijn in de aardkorst, terwijl andere bedrijven variaties van het oorspronkelijke mineraal gebruiken, samen perovskieten genoemd.

Naast een verbeterde zonne-efficiëntie werken ze ook beter dan silicium in de schaduw, op bewolkte dagen of zelfs binnenshuis. Perovskieten kunnen worden afgedrukt met een inkjetprinter en kunnen zo dun zijn als behangpapier.

Henry Snaith, links, en Christopher Case, van het Britse bedrijf Oxford PV, dat met perovskiet werkt om zonne-energie op te wekken. Case zegt dat het materiaal “de meest significante ontwikkeling in fotovoltaïsche zonne-energie in 65 jaar” is.

Een buisje van Oxford PV’s perovskiet materiaal, dat wordt gesynthetiseerd uit materialen die overvloedig aanwezig zijn in de aardkorst.

Omdat perovskiet zonnecellen beter werken dan silicium bij weinig licht, zegt het in Polen gevestigde Saule Technologies dat semi-transparante cellen zouden kunnen worden bekleed op gebouwen in bebouwde gebieden, zoals in deze rendering.

Het team van Saule Technologies met hun zeer flexibele perovskietmateriaal.

Naarmate de technologie zich verder ontwikkelt, kan perovskiet worden afgedrukt op flexibele rollen, en rond gebouwen worden gewikkeld.

Saule voorspelt dat perovskiet zonnecellen uiteindelijk kunnen worden geïntegreerd in straatmeubilair, waar ze straatverlichting kunnen voeden en elektronische apparaten kunnen opladen.

Saule Technologies gebruikt een inkjet printer om zijn perovskiet zonnecellen te maken.

Door hun lichte gewicht kunnen ze gemakkelijker op daken worden geïnstalleerd dan silicium panelen.

Het in Californië gevestigde Swift Solar werkt aan het verwerken van zijn perovskiet materiaal in asfalt shingles, zoals in deze rendering, die worden gebruikt voor dakbedekking.

Het zegt dat perovskiet technologie uiteindelijk zou kunnen worden verwerkt in auto’s en vliegtuigen.

1 van 10

Hide Caption

Oxford PV hoopt dat perovskiet uiteindelijk silicium volledig zal vervangen.

“In de komende decennia beloven volledig perovskiet zonnecoatings de efficiëntie nog verder te verhogen, het gewicht te verminderen en de transportkosten van zonneapparatuur te verlagen,” zegt Varun Sivaram, energiedeskundige en auteur van “Taming the Sun: Innovations to Harness Solar Energy and Power the Planet”, die tijdens zijn studie in Oxford met Snaith heeft samengewerkt.

Hij zegt dat naarmate de technologie zich verder ontwikkelt, perovskiet op flexibele oppervlakken kan worden gespoten of gerold. Semitransparante zonnecoatings zouden zelfs om hele gebouwen kunnen worden gewikkeld.

Oxford PV wil begin volgend jaar beginnen met de productie van cellen gemaakt van perovskiet op silicium in een nieuwe speciaal gebouwde fabriek in Brandenburg, Duitsland. Het bedrijf schat dat panelen gemaakt van de cellen huiseigenaren tot $ 1.000 kunnen besparen op de aanschaf en installatie van het gemiddelde zonnestroomsysteem.

Andere bedrijven die met perovskiet werken zijn het in Warschau gevestigde Saule Technologies, dat een financiering van 10 miljoen euro (11,7 miljoen dollar) heeft gekregen van het Poolse fotovoltaïsche bedrijf Columbus Energy.

Zie meer

Vorige maand begon de nieuwe fabriek van Saule Technologies in Warschau met het printen van perovskiet zonnecellen met behulp van inkjetprinters. Begin volgend jaar zal het gaan leveren aan het Zweedse bouwbedrijf Skanska Group, dat zegt de eerste ontwikkelaar te willen zijn die op commerciële schaal geprinte zonnecellen aan de gevel van een gebouw bevestigt.

“Het wordt een game-changer in de energiesector, omdat het in elke lichtomstandigheid werkt,” zegt medeoprichter van Saule Technologies Olga Malinkiewicz. “Je kunt het flexibel maken. Het is een prachtig materiaal. Architecten zullen er dol op zijn.”