Nieuwe ontdekking: meer zonne-energie dankzij geavanceerde organische coatings op betaalbare siliciumwafels

AmsterdamOnderzoekers hebben een manier gevonden om de efficiëntie van zonnecellen te verhogen met behulp van een speciale organische coating. Ze hebben de prestaties van zonnecellen op basis van silicium en perovskiet verbeterd, wat kan leiden tot efficiëntere en goedkopere zonnepanelen.

Bij zonnecellen raakt licht een halfgeleider aan, waardoor elektronen vrijkomen en positieve gaten ontstaan. Deze ladingen worden vervolgens verzameld als elektrische stroom. Tandemcellen gebruiken twee soorten halfgeleiders om een breder spectrum van zonlicht op te vangen, wat hun efficiëntie verhoogt. Het belangrijkste paar bestaat uit silicium, dat rood en nabij-infrarood licht opvangt, en perovskiet, dat goed zichtbaar licht opvangt.

Belangrijkste Punten:

• Goedkopere standaard silicium wafers gemaakt via het Czochralski-proces hebben oppervlaktetexturen.
• Microgetextureerde wafers vangen meer licht, maar veroorzaken defecten wanneer ze met perovskiet worden gecoat.
• Een nieuwe organische coating met CF3-TEA maakt de defecten glad en verbetert de elektronische eigenschappen.
• Een efficiëntie van bijna 31% is bereikt met deze coating op tandem zonnecellen.

Het nieuwe onderzoek maakt gebruik van goedkopere silicium wafers, geproduceerd via het Czochralski-proces, die kleine piramide-achtige structuren hebben. Deze structuren helpen bij een betere lichtabsorptie omdat ze minder licht weerkaatsen. Normaal gesproken worden duurdere, gepolijste silicium wafers gebruikt in perovskiet/silicium-systemen.

Lees ook:

Vandaag · 21:21

Bacteriën omzeilen antibiotica door moleculaire veranderingen in ribosomen voor overleving

Deze microgestructureerde oppervlakken hebben een probleem. Wanneer ze bedekt zijn met perovskiet, ontstaan er vaak defecten die de efficiëntie en stabiliteit verminderen. Deze defecten bemoeilijken de verplaatsing van elektronen, wat leidt tot energieverlies door niet-lichtgevende processen.

Het onderzoeksteam onder leiding van Prof. Kai Yao heeft een oplossing gevonden. Ze passen een spuitcoatingmethode toe om een speciale chemische stof genaamd CF3-TEA aan te brengen. Dit zorgt voor een gelijkmatige laag, zelfs op kleine en oneffen oppervlakken. De sterke eigenschappen van deze CF3-TEA-coating verminderen aanzienlijk de problemen die worden veroorzaakt door oppervlaktefouten.

De coating vermindert het verlies van elektronen, waardoor een efficiëntere elektronoverdracht naar de elektronenvangende laag mogelijk wordt. Dankzij de verandering met CF3-TEA hebben perovskiet/zonnecel-tandems van silicium bijna 31% efficiëntie bereikt en blijven ze stabiel over tijd.

Deze nieuwe ontwikkeling is boeiend omdat het mogelijk maakt om goedkopere siliciumwafels te gebruiken zonder de efficiëntie van zonnecellen te verlagen. Het vermogen om hoge efficiëntie en stabiliteit te behouden met kosteneffectieve materialen zou een belangrijke stap vooruit kunnen zijn voor hernieuwbare energie. Dit zou zonne-energie toegankelijker kunnen maken en leiden tot een bredere toepassing wereldwijd.