Nieuwe PV- techniek bereikt efficiencyrecord

De instituten
ECN en Solliance hebben een nieuwe zonnecel ontwikkelt, die onder de juiste condities een record-rendement heeft van 30,2% . ECN is een belangrijk nationaal onderzoeksinstituut en Solliance is een in Eindhoven gevestigd instituut dat fundamentele kennis omzet in praktisch bruikbare dunne film – PV-panelen.
Verder hebben aan het onderzoek meegedaan Choshu Industry Co., Forschungszentrum Jülich, en de TU/e.

De techniek
In zonnepanelen is nog veel technische vooruitgang mogelijk (www.bjmgerard.nl/?p=4869 ).
Toen er in 2014 een paar zonnepanelen op mijn dak gelegd zijn, bedroeg het rendement 16% (d.w.z., van het opvallend zonlicht werd 16% in elektrische energie omgezet). Een standaard commercieel paneel nu, op dezelfde eenzijdige siliciumbasis, haalt ergens rond de 20 a 22%.

In de nieuwe techniek komen drie aparte ontwikkelingen bij elkaar.

De eerste is dat panelen ‘bi-facial’ geworden zijn (het licht valt aan twee kanten binnen). Die panelen bestaan al commercieel en worden bijvoorbeeld in geluidsschermen toegepast, zoals langs de A50 bij Uden (zie www.bjmgerard.nl/?p=2817 ).
Als de bedoeling is dat het paneel aan de voorkant direct licht opvangt, en aan de achterkant diffuus teruggekaatst licht, telt men bij afspraak daar 20% van de voorkant voor. Een tweezijdige silicium cel komt daarmee op dit moment op ca 26% .

De tweede is dat er een nieuw mineraal, perovskiet, in zonecellen wordt toegepast. Perovskiet als gesteente heeft de basisformule CaTiO3 en is genoemd naar een Russische mineralenkenner (het gesteente is voor het eerst in de Oeral gevonden). Maar men kan allerlei varianten op de oervorm maken, zodat perovskiet nu meestal voor een familie aan mineralen staat met een verwante structuur. Hieraan is veel onderzoek gedaan. Wie zich erop uit wil leven, zie https://en.wikipedia.org/wiki/Perovskite_solar_cell .
Het record voor een enkelzijdige perovskiet-cel staat op 27,3% (zegt bovenstaand Wikipedia)


Perovskiet-variant CH3NH3PbX3 (Wikipedia)

De derde ontwikkeling is dat er in één cel twee lagen materiaal gebruikt worden (bijvoorbeeld perovskiet en silicium). Dat heet het tandem-beginsel. De gedachte is dat elk materiaal geoptimaliseerd is voor een ander deel van het spectrum.

In de nieuwste cel worden alle drie de ontwikkelingen gecombineerd en dat leidt tot genoemde 30,2%. Men hoopt dat binnen drie tot vijf jaar op te hogen naar 35%.

Mitsen en maren
Een paar mitsen en maren.

  • Het materiaal bestaat alleen nog in het laboratorium. Er is nog geen massaproductie.
  • Er zit lood in, althans in het voorbeeld uit het plaatje
  • Er staat niet bij wat het gaat kosten.
  • Perovskiet was aanvankelijk een nogal fragiel materiaal. Het moet nog blijken hoe een paneel zich op de lange termijn houdt
  • De bifaciele meeropbrengst hangt van de omgeving af, bijvoorbeeld hoe reflecterend de ondergrond is. Niet voor niets gebruikt men graag de bifaciele techniek graag voor panelen die in water drijven.
    Je zou ze ook op platte daken kunnen leggen en die dan wit schilderen (is meteen een koeling).

Toepassingen
De toepassing is rechtlijnig: je hebt minder oppervlak nodig voor hetzelfde vermogen. In gelijkblijvende overige omstandigheden kunnen de zonneparken kleiner worden – maar niet zoveel kleiner dat Brabant zonder kan.