Doorbraak in zonne-energiecoating om toekomstige EV's van stroom te voorzien?

Wetenschappers van de natuurkundeafdeling van de Universiteit van Oxford hebben een revolutionaire zonne-energie opwekkende coating ontwikkeld die kan worden aangebracht op alledaagse voorwerpen, van gebouwen over autocarrosserieën zoals toekomstige EV's tot 'wearables' zoals een rugzak of zelfs de achterkant van je mobiele telefoon. Zonnepanelen op basis van silicium zijn niet meer nodig en het is zelfs efficiënter.

De in Oxford ontwikkelde techniek voor deze zogenaamde 'perovskietcoating' stapelt meerdere lichtabsorberende lagen in één zonnecel, waardoor een breder spectrum van het lichtspectrum wordt benut en meer stroom kan worden opgewekt uit dezelfde hoeveelheid zonlicht. Met een dikte van iets meer dan een micron is het bijna 150 keer dunner dan een silicium wafer en kan het op vrijwel elk oppervlak worden aangebracht.

Ultradun materiaal

De onderzoekers gebruiken een kristallijn materiaal dat perovskiet wordt genoemd, een mineraal dat wordt gevormd uit calcium, titanium en zuurstof. Gustav Rose ontdekte het mineraal in 1839 in het Oeralgebergte in Rusland en vernoemde het naar de Russische mineraloog Lev Perovski (1792-1856). Tegenwoordig wordt perovskiet voornamelijk gebruikt in sensoren en katalysatorelektroden, bepaalde soorten brandstofcellen, zonnecellen, lasers, geheugenapparaten en spintronicatoepassingen.

In Oxford wordt het gebruikt als basismateriaal voor coatings. "Dit ultradunne materiaal, dat gebruik maakt van deze zogenaamde multi-junction benadering, is nu onafhankelijk gecertificeerd om meer dan 27% energie-efficiëntie te leveren, waarmee het voor het eerst de prestaties evenaart van traditionele, enkellaags energieopwekkende materialen die bekend staan als silicium fotovoltaïsche cellen," beweren de wetenschappers.

Gedurende slechts vijf jaar experimenteren met onze stapeling of multi-junction benadering, hebben we de energieomzettingsefficiëntie verhoogd van ongeveer 6% naar meer dan 27%, dicht bij de grenzen van wat enkellaags fotovoltaïsche systemen vandaag de dag kunnen bereiken," aldus Dr. Shuaifeng Hu, Post Doctoral Fellow aan de Oxford University Physics.

Tot 45% energie-efficiëntie

Zonnepanelen hebben tegenwoordig een energie-efficiëntie van ongeveer 22%, waarbij ongeveer 22% van de energie van het zonlicht wordt omgezet. "Wij geloven dat deze benadering na verloop van tijd fotovoltaïsche apparaten in staat kan stellen om een veel hogere efficiëntie te bereiken, van meer dan 45%," voegt Hu toe.

De onderzoekers geloven dat hun aanpak de kosten van zonne-energie zal blijven verlagen en het de meest duurzame vorm van hernieuwbare energie zal maken. Sinds 2010 is de gemiddelde prijs van zonne-energie wereldwijd met bijna 90% gedaald, waardoor het bijna een derde goedkoper is dan elektriciteit uit fossiele brandstoffen.

Sinds 2009 heeft het baanbrekende onderzoek onder leiding van professor Henry Snaith zich gericht op het leveren van goedkope PV-technologie met een hoog rendement. Vandaag de dag werken 40 wetenschappers aan fotovoltaïsche energie op de natuurkundeafdeling van de Universiteit van Oxford, onder leiding van professor Snaith.

Snaith startte in 2010 het Britse bedrijf Oxford PV, een afsplitsing van Oxford University Physics, om perovskiet fotovoltaïsche energie te commercialiseren. Onlangs is hij begonnen met de grootschalige productie van perovskiet fotovoltaïsche energie in een nieuwe fabriek in Brandenburg-an-der-Havel, vlakbij Berlijn, Duitsland. Dit is 's werelds eerste volumefabriek voor 'perovskiet-op-silicium' tandemzonnecellen.