Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Onderzoekers willen efficiŽntie zonnecel verdubbelen via quantummechanica

Amerikaanse wetenschappers hebben een prototype van een minuscule fotovoltaÔsche cel ontwikkeld die via een quantummechanisch proces in staat is om het rendement van zonnecellen aanzienlijk te verbeteren. Het bleek mogelijk ťťn foton twee elektronen te laten genereren.

De fotovoltaïsche cel die de wetenschappers hebben gemaakt, bestaat uit twee atomaire lagen van de anorganische verbinding wolfraamdiselenide (WSe2) en een laag van molybdeendiselenide (MoSe2). In deze experimentele fotovoltaïsche cel zagen de onderzoekers dat als een foton op de lagen wolfraamdiselenide komt, er een elektron vrijkomt dat zich vrij kan bewegen door het geleidende materiaal. Dat gebeurt ook bij normale fotovoltaïsche cellen, maar het materiaal van de Riverside-universiteit vertoonde interessante eigenschappen.

Op het punt waar de twee materialen in contact zijn, gaat het elektron over in het molybdeendiselenide. In die tweede laag krijgt het elektron een lagere energiestaat, waarbij de extra energie die vrijkomt bij de overgang, een tweede elektron in het wolfraamdiselenide bleek te kunnen genereren. Door een zwak elektrisch veld met een spanning van 1,2V toe te passen, beweegt het elektron naar het molybdeendiselenide. De energiestaat van elektronen in dat materiaal is lager dan in het wolfraamdiselenide, zodat het elektron energie kwijt kan raken, genoeg om een tweede elektron in het wolfraamdiselenide vrij te maken.

Dit zou werken omdat atomaire monolagen van de twee verbindingen gebruikt worden, waardoor quantummechanische effecten optreden. De elektronen die vrijkomen gedragen zich als golven, waarbij de diktes van de materialen de golflengte van de elektronen benaderen. Dat sluit de elektronen op, maar hoe dat exact leidt tot voldoende energie om een tweede elektron vrij te maken, is onduidelijk. Wel zouden mogelijk nog meer elektronen vrijkomen op het moment dat de temperatuur wordt verhoogd: de onderzoekers deden hun experimenten bij 340K, ongeveer 70 graden Celsius.

In reguliere zonnecellen genereert een foton in de regel slechts één elektron. Een verdubbeling daarvan zou betekenen dat er dubbel zoveel elektriciteit kan worden gegenereerd. Omdat de gebruikte materialen slechts de dikte van een atoom hebben, vrijwel transparant zijn en flexibel zijn, kunnen ze volgens de onderzoekers uiteindelijk bijvoorbeeld worden geïntegreerd in verf, zonnecellen of zelfs textiel.

Het onderzoek is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Nanotechnology, onder de titel Hot carrier-enhanced interlayer electron–hole pair multiplication in 2D semiconductor heterostructure photocells.

Door

Nieuwsredacteur

60 Linkedin Google+

Reacties (60)

Wijzig sortering
Zou dit ook een toepassing kunnen vinden in (veel lichtgevoeliger) sensors voor in digitale camera's?
Die bestaan al in de vorm avalanche photo diode image sensors.
Ander principe dan hier beschreven maar het komt er op neer dat 1 foton 10000 elektronen genereert.
Zie hier:
http://news.panasonic.com...60203-13/en160203-13.html
Dat is slechts ťťn van de punten van kritiek die ik op het stuk heb.

Het andere punt is dat WSe2 zowieso al een relatief lage efficiŽntie heeft. Met een absorbtie vermogen van slechts 5% en zelfs daar nog maar een efficiŽntie van 10% op praten we hier over een "verdubbeling" van 0.5% naar 1% terwijl andere materialen al richting de 20% of 30% gaan.

Als ze ditzelfde met Perovskiet of zelfs met Silicium of Galium gebasseerde cellen zouden kunnen doen dan heb je mischien iets zinvols. Maar met Wolfram gaat het geen zoden aan de dijk zetten.
Als ze ditzelfde met Perovskiet of zelfs met Silicium of Galium gebasseerde cellen zouden kunnen doen dan heb je mischien iets zinvols. Maar met Wolfram gaat het geen zoden aan de dijk zetten.
Voordat je een bepaald fenomeen aan kunt tonen moet je wel eerst weten dat het Łberhaupt bestaat. Als het makkelijker te demonstreren is in wolfraam, schrijf dan alsjeblieft een paper over wolfraam, dan kunnen we daarna verder zoeken in andere materialen.
Ja en nee. Het hangt er van af waar je het electron voor gebruikt.
Als je een electron gebruikt om een molecuul te splitsen in 2 delen (batterij), gaat alle extra energie in de beweging van de twee delen zitten (overtollige energie wordt warmte).
Als je ťťn electron kan omzetten in twee, beide met genoeg energie om een molecuul te splitsen, heb je 2x zoveel energie opgeslagen (en minder warmte gegenereerd).
Ze hebben de term "efficientie" misbruikt. Allicht, als "het aantal elektronen" je doel is, heb je een dubbele efficientie in het aantal elektronen dat je vrijmaakt met een enkel foton.

Echter in zonnecellen wordt 'efficientie' gebruikt om aan te duiden hoeveel energie van het inkomende licht kan worden omgezet in energie. Een foton heeft een bepaalde hoeveelheid energie. Als je die volledig kan omzetten naar elektrische energie, wordt er gesproken van 100% efficientie. Het 'aantal elektronen' dat je daarbij maakt is geen maat voor de omgezette energie.

Oftewel, misbruik van een term die in photovoltaics altijd voor "efficientie van energie-omzetting" wordt gebruikt.
Ik kan een hele hoge stroom maken zonder daar veel energie aan kwijt te zijn; laag voltage. Je hebt niks aan 'veel elektronen' als ze laag energetisch zijn.
Ik zie niet in wat dat met clickbait heeft te maken. Wat je bij dit soort experimentele wetenschappelijke 'vondsten' bijna altijd ziet is dat de onderzoekers natuurlijk ook vooruit denken en maar al te graag willen noemen waar dit uiteindelijk toe kan leiden. Logisch natuurlijk, anders blijft het wel heel abstract, en tenslotte willen ze ook wel dat hun onderzoek wat meer onder de aandacht komt. Ik zie niet in wat er mis mee is te noteren waar dit onderzoek uiteindelijk concreet toe kan leiden (volgens de wetenschappers zelf); als je dat niet noemt, dan mis je ook meteen een stukje relevantie van waarom dit nieuws interessant is. En volgens mij staat nergens dat ze denken dat dit allemaal binnen afzienbare tijd gaat gebeuren. We hebben het hier over een prototype op atomaire schaal, een experiment in het lab. Dat is nog ver verwijderd van een stabiele toepassing inclusief fatsoenlijke schaalbaarheid voor massaproductie.

[Reactie gewijzigd door Koekiemonsterr op 12 oktober 2017 13:31]

Kernenergie is helaas geen optie. De gevolgen zijn te groot wanneer het mis gaat en waar mensen werken worden nu eenmaal fouten gemaakt. Daarnaast is het afvalprobleem nog niet echt opgelost. (Diep wegstoppen en hopen dat er de komende 10.000 jaar niemand gaat graven vind ik geen oplossing.)

Kernfusie zou een oplossing kunnen zijn, maar dat is al meer dan 50 jaar een belofte voor over 30 jaar.

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.


Apple iPhone X Google Pixel 2 XL LG W7 Samsung Galaxy S9 Google Pixel 2 Far Cry 5 Microsoft Xbox One X Apple iPhone 8

© 1998 - 2017 de Persgroep Online Services B.V. Tweakers vormt samen met o.a. Autotrack en Hardware.Info de Persgroep Online Services B.V. Hosting door True

*