Zonnepanelen worden efficiënter door coating die is afgekeken van motten-ogen

Een groep wetenschappers heeft een techniek ontwikkeld die ervoor zorgt dat zonnepanelen minder licht reflecteren en op die manier zonlicht efficiënter omzetten naar elektriciteit. De ontwikkelde anti-reflectieve laag is afgekeken van de ogen van motten.

Onderzoekers van het Amerikaanse ministerie van energie zijn verantwoordelijk voor de vondst en hebben die in een wetenschappelijk paper in het vaktijdschrift Nature Communications uiteengezet. In het onderzoek draait het om een nieuwe manier van zonnepanelen coaten. Het is gebruikelijk om zonnepanelen van een anti-reflectieve laag te voorzien zodat minder zonlicht wordt teruggekaatst. De nieuwe nanostructuur die door de Amerikaanse wetenschappers is ontwikkeld moet nog effectiever weerkaatsing voorkomen dan conventionele coatings.

De structuur van de nieuwe coating is gebaseerd op de ogen van motten. Deze beesten hebben een bepaalde opbouw van hun ogen met zogenaamde paaltjes waardoor er bijzonder veel licht wordt geabsorbeerd. Motten kunnen daardoor goed in het donker zien. Door met nanotechnologie eenzelfde soort structuur te ontwikkelen, bleken de anti-reflectieve eigenschappen van de mottenogen nagebootst te kunnen worden.

Volgens de makers verbetert hun anti-reflectieve laag de effectiviteit van zonnepanelen met ongeveer 20 procent, vergeleken met panelen die een conventionele coating hebben. Vooralsnog werkt de techniek alleen met siliciumpanelen, maar op termijn moet het ook met panelen werken die uit andere materialen zijn opgebouwd, zoals glas of plastic.

Zonnepanelen vangen zonlicht op en zetten de energie hieruit om naar elektriciteit. Teruggekaatst zonlicht kan dus niet worden gebruikt voor elektriciteitsopwekking. Om die reden wordt onderzoek gedaan naar het verbeteren van coatings.

Reacties (44)

[tweegroenethee]

Niets nieuws: http://m.phys.org/news/20...coating-mimicks-moth.html

[Verwijderd]

Volgensmij gebruikt Nikon al jaren nanocoating voor z'n lenzen.

[Repelsteelke]

Niet alleen nikon overigens ;-) Maar lijkt er sterk op inderdaad

[vjweirnogeenn]

Het gaat hier dan ook niet om een coating van het glas voor het daadwerkelijke paneel maar om het paneel zelf. Ze maken het paneel een soort van mat. Dat is een heel andere soort techniek dan bijvoorbeeld nikon gebruikt.

Bij nikon is het om het licht beter door het materiaal te laten, hier om het op te nemen in het materiaal.

[bskibinski]

-offtopic-
1 dag oud artikel "niets nieuws"
Tijd om te stoppen met werken... feb != jan...

-ontopicish-
fijne extra info!

[Reactie gewijzigd door bskibinski op 29 juli 2024 19:27]

[Joen7]

Is het bij jou al februari?
Het is 11 maanden oud

[djwice]

Iets ouder zelfs:
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl402832u - October 14, 2013
ruim 15 maanden dus.

[sprikkel25]

maar hoe blijft die coating schoon?? neem aan dat die porieen gevoelig zijn voor fijnstof en er dus weer een glasplaat (reflexie verhogend) overheen moet of niet??

[NinjaTuna]

Volgens de afbeelding zijn de afstanden tussen de paaltjes maximaal slechts zo'n 200nm, wat kleiner is dan het meeste dat wij fijnstof noemen. Je hoeft dus niet bang te zijn dat die deeltjes er in komen en de boel vies maken.

http://nl.wikipedia.org/wiki/Fijnstof

[Reactie gewijzigd door NinjaTuna op 29 juli 2024 19:27]

[Sir Isaac]

Probleem is alleen dat door capilaire aantrekking de structuur zich vol water en opgelost vuil zal zuigen. Als je er vanuit gaat dat de structuur uit SiO2 bestaat zal de hele anti-reflectie werking verdwijnen: water en SiO2 lijken optisch te veel op elkaar. Je moet dan met een extra AR gecoat venster je panelen beschermen en dat kost weer 2-5% opbrengst. Dat kan misschien uit: ongecoat Si reflecteerd 30-35%, maar handig is het niet.
Overigens zijn ontzettend veel onderzoeksgroepen hier mee bezig, maar deze structuurtjes zijn wel heel mooi.

[Bafti]

De vraag is of je hier wel een capillaire werking hebt. Als water beter hecht aan zichzelf dan aan een paneel krijg je gewoon ronde druppeltjes op het paneel die er met weinig moeite weer af te vegen zijn. Een dergelijk materiaal noem je water afstotend en het wordt veel toegepast om apparaten waterafstotend of zelfs waterdicht te maken. Dit zie je terug in bijvoorbeeld mobiele telefoons en plastic horloges. Die zijn waterdicht zonder dat hier een rubberen afsluiting in zit.

Iedereen kent wel het voorbeeld van het verschil tussen kwik en water in een reageerbuis.
water plakt beter aan glas dan aan zichzelf. bij kwik is dit andersom. Daarom staat de vloeistofspiegel bij kwik bol en bij water hol.

Als de coating dus naast zijn reflectieve functie ook waterafstotend is dan heb je weinig problemen met vuil.

[vjweirnogeenn]

Beste mensjes, de panelen krijgen gewoon nog een laagje goed gecoat glas eroverheen (dat glas geeft een verwaarloosbaar verlies).

Het probleem is niet de toplaag die reflecteert, maar het silicium zelf.
De reflectie problemen van het silicium hebben ze nu opgelost door een nanostructuur aan te brengen in het oppervlak. Dit is dus geen coating.

[djwice]

Als je er vanuit gaat dat de structuur uit SiO2 bestaat..

Waarom zou je dat doen? De bron vermeld:

, the titanium dioxide nanoparticles

dus TiO₂ en niet SiO₂.

Het wordt aangebracht op de silicium zonnecellen, de coating zelf is dus niet van siliciumdioxide. Het onderzoek gaat nu verder om te kijken hoe ze de Titanium(IV)oxide coatingslaag op andere materialen kunnen aanbrengen.

[Reactie gewijzigd door djwice op 29 juli 2024 19:27]

[irritantrotjoch]

Zodra je er een laag glasplaat overheen zou doen raak je je voordeel weer kwij. Doordat deze glasplaat ook weer reflecteert, laat hij dus minder licht door naar de zonnepanelen.

[bskibinski]

Ik weet dat er ook "vuil afstotende" coatings zijn, ook dmv nano-structuren. Misschien dat ze dat wel weten te combineren, want die structuren leken ook altijd op kegeltjes.

Klok, klepel, misschien heb ik het ook helemaal fout

-edit-
Daan87423 heeft een link geplaatst, bij dat artikel staat dat het "self-cleaning" is:
"Self-cleaning, antireflective coating mimicks the structure of moth eyes"
http://m.phys.org/news/20...coating-mimicks-moth.html

[Reactie gewijzigd door bskibinski op 29 juli 2024 19:27]

[bbob]

Kijk maar eens op lotus effect, jaren terug al bekend daar bloijft niets op plakken zelf niet het kleurproeder in plofkoffers met geld. Onder de microscoop denk je iets glas te zien, de waarheid is precies het tegenover gestelde.

[AeoN909]

Voorzover ik het weet zijn dit soort structuren waterafstotend. De afstand tussen de paaltjes is zo klein dat water erop blijft liggen (door de oppervlakte spanning) en bij een kleine helling er af rolt. Bij het eraf rollen neemt het het vuil mee. (Self cleaning principe)

Vanuit mijn gevoel denk ik dat de afstanden tussennde paaltjes te klein is om te vervuilen. Fijn stof is hier veelste groot voor.

Edit. Sorry,Zag dat er al een uitleg was.

[Reactie gewijzigd door AeoN909 op 29 juli 2024 19:27]

[oef!]

Theoretisch zou je dan weer kunnen kijken hoe motten dit doen, als ze het überhaupt al doen.

[FiRePaTH]

Volgens mij wordt moth-eye al jaren gebruikt in de 9000 series televisies van Philips voor anti-reflectie...

Niet echt nieuw deze technologie

[Kenhas]

Moet zeggen dat het ook wel een belletje deed rinkelen toen ik het las. Wist nog dat het iets met een tv te maken had maar merk en zo wist ik niet meer.

Onderzoekers hebben misschien daar inspiratie opgedaan en het proces verfijnd

EDIT : even opgezocht en artikel op deze eigenste site : reviews: Philips 46PFL9706: zwart als de nacht

[Reactie gewijzigd door Kenhas op 29 juli 2024 19:27]

[papaleo]

Daar zat ik dus ook aan te denken...,om dit op je/de reeds bestaande zonnepanelen aan te brengen,mits het natuurlijk ook nog n beetje betaalbaar zou zijn.

[thoenk]

Niet met de gebruikte manier van werken. Deze patronen zijn gemaakt met een elektronenpatroongenerator. Bij ons kost een uurtje met de electronenschrijver pakweg 1k euro/uur. Een 100mm diameter wafer "vol" schrijven kost je afhankelijk van je patroon en electronengevoelige laag een uur of vier. Stel: een wafer is vierkant, 100x100 mm^2, dan gaan er 100 in een vierkante meter. Dus pakweg vierhonderd uur schrijfwerk. En dat kost je dus een vermogen. En hoeveel vierkante meter wilt u hebben?

Het zal dus wachten op de industrie zijn, voor er een betaalbaar procede is voor nieuwe cellen. De huidige lithografie (10nm resolutie: moet genoeg zijn voor de getoonde structuren) zou dit wel aankunnen. Je oude cellen? tja, niet te upgraden vrees ik.

[Verwijderd]

20% is bizar veel.

[Keef]

Het verbetert de effectiviteit met 20%.
Stel dat een zonnepaneel zonder deze coating 5% kan omzetten, dan kan deze 1% meer (dus 6%) omzetten, zoals ik het begrijp.

[Verwijderd]

20% klinkt gewoon niet geloofwaardig.

Ik denk eerder dat het iets is als.

De huidige antireflectieve coating verbetert de effectieviteit van een paneel van 20% met 1% en de nieuwe coating met 1,2%

[FlyOn]

let op: 20% verbetering van effectiviteit terwijl het licht gemiddeld met 20% (?) efficiëntie wordt omgezet betekent dat die 20% groeit met 20% en dus totaal uitkomt op 24% efficiëntie, niet 40%.

Desalniettemin, mooie techniek.

[Reactie gewijzigd door FlyOn op 29 juli 2024 19:27]

[freaq]

waar haal je dat getal vandaan, zie het niet in het artikel noch in de bron?

verder goed idee ben erg benieuwd hoe deze zelf assemblerende nanostructuren te produceren zijn op grote schaal, maar in principe gezien het zelf assemblerend is zou het niet te complex moeten zijn om op te schalen.

erg interessante ontwikkeling!

[Chip.]

Interessant. Vraag me af of deze technologie dan ook gebruikt kan worden in camera's? Zodat ze wellicht beter beeld kunnen geven in het donker.

[mcDavid]

Dat zal iets uitdagender zijn. Bij een camerasensor is het namelijk ook nog van belang dat het licht zonder vervorming op de juiste plaats op de sensor aankomt. Voor een zonnepaneel is de enige eis dát het licht op het paneel aankomt, in welke vorm maakt niet zo veel uit.

Ook geldt voor een camera dat sommige reflecties en lichtinvallen juist ongewenst zijn, terwijl voor een zonnepaneel al het invallend licht interessant is.

Maar nevertheless, wellicht is het een experiment waard en misschien komen er in de toekomst wel mottenogencamera's

[knollemans]

De technology die in het originele artikel word beschreven noemt voornamelijk dat er met één laags coating licht van allerlei golflengtes kan worden gevangen zodat er in plaats van een multilaags coating één enkele laag kan worden gebruikt.
Voor zover ik kan inschatten is reflectie voor camera's niet de grootste issue..... Dus vermoed : nee.

[andreetje]

Het zou mooi zijn als deze coating op bestaande zonnepanelen kan worden aangebracht. Dat scheelt 600 kWh = 132 euro per jaar bij een 3300 Wp installatie.

[thoenk]

Ik verwacht dat dat niet mee gaat vallen: hun SEM foto laat zien dat de structuren hoogst waarschijnlijk zijn geëtst met een"droge" ets (plasma etsen). Afhankelijk van jouw cellen (enkel silicium is nog mogelijk!), zouden ze nog eens een extra productie stap moeten ondergaan in de fabriek (China?). Dat gaan ze niet bij je thuis kunnen fixen, helaas.

[knollemans]

In het originele artikel staat vermeld dat deze gebruikte technologie even goed presteert als de huidige multilaags coating technologie die licht van diverse golflengtes afvangt. Dus het antwoord op je vraag zal zijn : nee.
Of deze technologie goedkoper is dan de huidig gebruikte technologie moeten ze trouwens ook nog onderzoeken

[szjoin]

Dat is een verdubbeling t.o.v. de conventionele panelen. Die hangen thans rond de 20 %. Baanbrekend is dat wel te noemen!

[jort99b]

Het is een verdubbeling van 20 procent, niet van 20 procentpunt.
Huidige zonnepanelen hebben een efficiëntie van 20% zal nu dus (20*1,20=) 24% zijn.
Helaas, helaas.

[Verwijderd]

4% erbij is alsnog veel. En ook nog dat de zonnepanelen schoner blijven waardoor vuil niet in de weg gaat zitten om de efficiëntie omlaag te brengen. Dus in de praktijk een veel hoger opbrengst.

[jort99b]

Ja dat klopt, het duurt waarschijnlijk alleen nog wel een flink aantal jaar voordat dit op consumentenzonnepanelen te vinden is...

[Gronaldo]

Huh?

"Zonnepanelen vangen zonlicht op en zetten de energie hieruit om naar elektriciteit. Teruggekaatst zonlicht kan dus niet worden gebruikt voor elektriciteitsopwekking..."

Hoezo dus?

[thoenk]

De "dus" is als volgt uit te leggen. Licht dat ergens op valt, kan drie acties ondergaan. 1: reflecteren. 2: wordt geabsorbeerd in het materiaal. 3. heeft transmissie door het materiaal en plant zich aan de andere kant voort. Deze die mechanismen treden altijd op, in meer of mindere mate per mechanisme, en als functie van frequentie van het inkomende licht ("kleur") en materiaaleienschappen (brekingsindex, matching/koppeling).
Bijv. Licht dat invalt op een baksteen, wordt voor een deel gereflecteerd ("rode baksteen"), maar een deel zal ook worden geabsorbeerd(infrarood licht met name) en de steen verwarmen. Pas als de steen dun genoeg is, krijg je transmissie.
Zonnecellen werken op basis van absorptie, en dit is een stap om de reflectie te verkleinen, en de hoeveelheid licht"het materiaal in"zo groot mogelijk te krijgen.
Ergo: gereflecteerd licht draagt niet bij aan energie opwekking en door deze coating wordt er minder licht gereflecteerd (20% minder dan andere coatings).
Edit: deze coating past dus de "impedance matching" aan.

[Reactie gewijzigd door thoenk op 29 juli 2024 19:27]

[Verwijderd]

Eigenlijk best mooi dit.. deze oplossing is in de natuur in de loop der miljoenen jaren ontstaan en wordt nu even snel afgekeken door de mens.