Naar net zero: efficiëntere zonnecellen dankzij singlet fission en magnetische velden van UNSW

AmsterdamWetenschappers verbeteren de efficiëntie van nieuwe zonnecellen door fotonen op te splitsen in kleinere delen. Onderzoekers van UNSW Sydney hebben een studie gepubliceerd in Nature Chemistry die het proces van singlet fission uitlegt. Dit proces kan de huidige siliciumzonneceltechnologie verbeteren.

De meeste zonnepanelen zijn tegenwoordig gemaakt van silicium en zetten zonlicht om in elektriciteit, maar ze zijn niet erg efficiënt. De beste silicium zonnecellen behalen slechts een efficiëntie van ongeveer 27,3%, dicht bij hun maximale limiet van 29,4%. Wetenschappers zoals Professor Tim Schmidt en Professor Ned Ekins-Daukes denken dat het gebruik van een proces genaamd singlet fission kan helpen om ze nog efficiënter te maken.

Hoogtepunten:

• Singlet fission kan de efficiëntie van zonnepanelen verhogen door fotonen op te splitsen in kleinere energie-eenheden.
• Dit vermindert energieverlies als warmte, vooral bij hoogenergetische blauwe fotonen.
• Magnetische velden werden ingezet om het singlet fission-proces trager te maken en beter te begrijpen.
• UNSW streeft ernaar een prototype met meer dan 30% efficiëntie te maken, gefinancierd door ARENA.

Singlet-fissie is een proces waarbij één foton twee energiedragende deeltjes creëert, wat het energieverlies als warmte vermindert en zonnecellen efficiënter maakt. Verschillende kleuren licht bevatten fotonen met diverse hoeveelheden energie; blauwe fotonen hebben bijvoorbeeld meer energie dan rode. Momenteel zetten zonnecellen alle licht om naar een enkel energieniveau, wat aanzienlijke warmteverliezen veroorzaakt.

Een extra laag die kan zorgen voor singlet fission helpt siliciumzonnecellen meer zonlicht te gebruiken en minder energie te verspillen. Deze laag verhoogt de stroom naar het paneel, waardoor het efficiënter werkt.

Lees ook:

Vandaag · 01:34

Nieuw onderzoek: DNA schadelijker voor planten dan TNT, dringende milieuproblemen ontrafeld

Het begrijpen van singlet fission is complex. Onderzoekers gebruikten een specifieke golflengte van laserlicht om het materiaal te prikkelen en voegden magnetische velden toe door middel van een elektromagneet. Dit vertraagde het proces, waardoor het eenvoudiger werd om te bestuderen. Deze methode was nog niet eerder toegepast. Hun begrip van hoe singlet fission op moleculair niveau werkt brengt hen dichter bij het creëren van nuttige toepassingen.

De Australische organisatie voor Hernieuwbare Energie (ARENA) ondersteunt onderzoek via hun Ultra Low Cost Solar-programma. Ze streven ernaar om zonnepanelen te ontwikkelen met een efficiëntie van meer dan 30% voor minder dan 30 cent per watt tegen 2030. Dit doel benadrukt het potentieel van singlet fission-technologie om de efficiëntie van zonne-energie te verbeteren.

Professoren Schmidt en Ekins-Daukes denken dat hun nieuwe inzichten het mogelijk maken om een prototype te bouwen. Samen met industriële partners werken ze aan de commercialisatie van deze technologie. Als het slaagt, betekent het een doorbraak in duurzame energie.

Een nieuwe manier om lichtenergie te benutten kan cruciaal zijn voor de toekomst van zonne-energie. Dit maakt zonnepanelen efficiënter, waardoor we uitstoot kunnen verminderen. Verbeterde technologie voor zonnecellen is essentieel voor een schone en duurzame energietoekomst.