Zonnepanelen zijn binnenkort wellicht een stuk rendabeler. UvA-natuurkundigen van het Van der Waals-Zeeman instituut ontwikkelden een laag van silicium en erbium waarmee je meer energie uit zonlicht kunt halen. Ze publiceerden de resultaten van hun onderzoek deze week in het vakblad Nature Communications.
Zonne-energie wordt al jaren gezien als vorm van duurzame energie die aardgas op termijn kan vervangen. Het rendement van de huidige zonnecellen is echter nog niet hoog genoeg. Minstens 70 procent van het inkomende zonlicht gaat verloren in de vorm van warmte. Dat warmteverlies is voornamelijk toe te schrijven aan lichtdeeltjes (fotonen) met een hoge energie. Wanneer een conventionele zonnecel die deeltjes absorbeert, wordt hun overtollige energie binnen enkele biljoensten van een seconde omgezet in warmte.
De bovenste laag zet hoogenergetische fotonen om in infrarode fotonen, zodat in de onderliggende lagen minder energieverlies optreedt.
Het lijkt onmogelijk om die warmteomzetting in zo’n kort tijdsinterval te verhinderen, maar UvA-natuurkundige Saba Saeed en haar collega’s bedachten toch een manier. Ze maakten een laag van siliciumdioxide, met daarin silicium nanokristallen en erbium-ionen. De nanokristallen kunnen de overtollige energie van het inkomende zonlicht overdragen aan de erbium-ionen, die op hun beurt de hoogenergetische fotonen omzetten in laagenergetische infrarode fotonen. Die infraroodstraling kan een zonnecel vervolgens wel op efficiënte wijze omzetten in elektriciteit.
De onderzoekers hebben experimenteel aangetoond dat de siliciumdioxidelaag inderdaad hoogenergetische fotonen omzet in laagenergetische fotonen. Ze hebben de laag echter nog niet in combinatie met een zonnecel getest. In vervolgonderzoek willen ze eerst de optimale grootte en samenstelling van de laag vaststellen.
Zonne-energie wordt al jaren gezien als vorm van duurzame energie die aardgas op termijn kan vervangen. Het rendement van de huidige zonnecellen is echter nog niet hoog genoeg. Minstens 70 procent van het inkomende zonlicht gaat verloren in de vorm van warmte. Dat warmteverlies is voornamelijk toe te schrijven aan lichtdeeltjes (fotonen) met een hoge energie. Wanneer een conventionele zonnecel die deeltjes absorbeert, wordt hun overtollige energie binnen enkele biljoensten van een seconde omgezet in warmte.
De bovenste laag zet hoogenergetische fotonen om in infrarode fotonen, zodat in de onderliggende lagen minder energieverlies optreedt.
Het lijkt onmogelijk om die warmteomzetting in zo’n kort tijdsinterval te verhinderen, maar UvA-natuurkundige Saba Saeed en haar collega’s bedachten toch een manier. Ze maakten een laag van siliciumdioxide, met daarin silicium nanokristallen en erbium-ionen. De nanokristallen kunnen de overtollige energie van het inkomende zonlicht overdragen aan de erbium-ionen, die op hun beurt de hoogenergetische fotonen omzetten in laagenergetische infrarode fotonen. Die infraroodstraling kan een zonnecel vervolgens wel op efficiënte wijze omzetten in elektriciteit.
De onderzoekers hebben experimenteel aangetoond dat de siliciumdioxidelaag inderdaad hoogenergetische fotonen omzet in laagenergetische fotonen. Ze hebben de laag echter nog niet in combinatie met een zonnecel getest. In vervolgonderzoek willen ze eerst de optimale grootte en samenstelling van de laag vaststellen.
