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
Echt zo'n onzin dit. Als je meer elektronen nodig hebt, transformeer je je stroom gewoon naar een lager voltage, daar heb je geen 'baanbrekende zonnecel-energie' voor nodig. Bovendien gaat het hier niet om 'energie opslaan' maar 'energie opwekken'.
Transformeren kan niet met gelijkstroom. Je hoeft m'n argumenten niet te geloven; ga gewoon lekker googlen.
Of optie 2: wetenschappers zijn schijnbaar flink bezig met dit type coating, dus hoge energie-elektronen splitsen zal wel interssant zijn. Of je het nu als onzin vindt klinken of niet.
Dus AC/DC converters bestaan ook niet? Oh well. Google het lekker zelf jungs :)

Bottomline blijft dat je elektronen-multiplication niks met efficientie van zonnecellen te maken heeft. Maar spin het anders nog een keertje.

[Reactie gewijzigd door Boxman op 16 oktober 2017 00:52]

AC/DC converters van 2 atomen dik, die hun werk doen geÔntegreerd in een zonnecel, zonder verlies, die bestaan inderdaad niet.
Ik ben echter ook geen expert. Als je je vragen stelt aan de wetenschappers die fulltime aan dit onderzoek werken, krijg je vast een reden waarom ze zo graag die electronen splitsen.
Ah meneer heeft dus zelf eigenlijk geen idee waar hij het over heeft. Je hele argument slaat gewoon nergens op. Niemand heeft een zonnecel specifiek nodig om iets on-elegants als een batterij op te laden. Maak dat argument dan ook niet als je het niet substantieel kan backen.

Term 'efficientie' is nog steeds misbruikt, ik blijf het herhalen gezien jij dat kritische punt blijft negeren. Het paneel lever niet meer energie op, basta.

[Reactie gewijzigd door Boxman op 16 oktober 2017 18:33]

Leuk berichtje van MIT: http://news.mit.edu/2013/photon-to-electron-conversion-0418

Eigenlijk is alles wat ik beweer samen te vatten tot de volgende 2 uitspraken, die equivalent zijn. Een is van mij, de ander uit het artikel:
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).
In a standard cell, any excess energy carried by a photon is wasted as heat, whereas in the new system the extra energy goes into producing two electrons instead of one.
Het electron vervolgens gebruiken om een batterij op te laden is maar een voorbeeld.

Nogmaals: ik moedig je van harte aan zelf op onderzoek te gaan en artikelen in dit veld te lezen. Als je mijn reacties wegzet omdat ze niet kloppen met jouw kennis rondom dit onderwerp, dan zou ik graag artikelen lezen die mijn ongelijk bewijzen. (En daarmee wordt ook direct ff het vakgebied van deze wetenschappers opgeheven)

[Reactie gewijzigd door Aial0n op 16 oktober 2017 22:57]

Ik snap niet waarom je blijft hameren op energie opslaan. Dat is in beginsel niet waar het over gaat maar wel waar ik op reageerde. Zeggen dat je beter batterijen kunt opladen en dat daarom de efficientie van je zonnecel verhoogt, slaat als een tang op een varken.

Het berichtje van MIT wat jij linkte is niet wat er aan de orde is in dit artikel op Tweakers. Daar worden daadwerkelijk twee elektronen rechtstreeks door het foton gemaakt waar de restenergie van het foton gebruikt wordt, niet door het vrijgekomen elektron wat een deel van zijn energie in het vrijmaken van een extra elektron steekt zoals in deze zaak.

Je moet gewoon beter lezen kerel, je hebt simpelweg niet op een rijtje waar je het over hebt.

- Dit tweakers artikel heeft het over electron multiplication binnen de zonnecel wat zogenaamd de 'efficientie' verhoogt. Is niet zo.
- Jij hebt het over een chemisch proces zoals het opladen van een batterij, iets wat compleet losstaat van een zonnecel. De spanning en stroom voor het opladen van batterijen wordt geregeld door de logica van je oplaadcircuit, niet door 'baanbrekende technologie' in je zonnecel
- Je linkt artikels die niks met dit artikel of met batterijen opladen te maken heeft

Ik laat het hier verder bij. Sla je natuurkundeboeken nog eens open en kom erachter dat PV niks met 'opladen' of 'energie opslaan' te maken heeft.

Edit// Het originele paper heeft het zo te zien ook nieteens over energie-efficientie, maar electron-hole pair efficiency. De hele reden waarom deze technologie interessant is, is photodetector sensitivity, dus voor meetapparatuur. Niet om zoveel mogelijk energie op te wekken. Alles wat jij erover hebt gezegd slaat dus gewoon nergens op in de context van deze 'ontdekking'. Het is helemaal niet de bedoeling om dit toe te passen in commerciele zonnecellen ter energie-opwekking. De insteek is helemaal niet energie-efficientie, maar sensor sensitivity.

[Reactie gewijzigd door Boxman op 17 oktober 2017 10:31]

Je hebt niks aan 'veel elektronen' als ze te laag energetisch zijn. Blijkt dus, veel electronen hebben iets meer dan de dubbele energie als nodig, dus ze splitsen in 2en is geweldig.
Wat jij zegt slaat nergens op, kan er niet meer van maken helaas. Twee keer zoveel elektronen op een twee keer zo laag voltage = dezelfde energie.
Je maakt nog steeds geen sense. De elektronen van een zonnepaneel worden gewoon rechtstreeks gebruikt als elektriciteit (na conversie), daar komt geen molecuulsplitsing aan te pas. Bij 'efficientie van een zonnecel' is het totaal niet terzake doend waar de elektrische energie voor wordt ingezet.

Bovendien, als je om wat voor arbitraire reden dan ook meer stroom dan voltage nodig hebt, kun je je elektriciteit gewoon transformeren naar het gewenste voltage+stroom..

[Reactie gewijzigd door Boxman op 14 oktober 2017 17:10]

Ze zijn anders goed op weg...

https://www.csiro.au/en/R...onics/Printed-Solar-Cells

Tis logisch dat niet direct na het vinden van een nieuwe techniek of materiaal ůůk al de toepassing gereed is...

Wellicht zullen de laagjes van elk 1 atoom in een top en onderlaag verpakt worden met nog steeds ultra dunne en flexible toepassingen... met een betere effientie.. dan op dit moment mogelijk.

Als het printen mogelijk is...waarom niet verwerkt in een laagje(s) verf... ?

"Textiel" zal dan wellicht ook bestaan uit de huidige gebruikte materialen gemixed met geleidend weefsel... met daarop of ertussen een coating van deze vinding...

Dat is niet zover gezocht..theoretisch gezien...

En wat in de 50 en 60ťr jaren werd bedacht in Sci-fi films.. toen praktisch onmogelijk... heeft de huidige stand v/d tech het wel mogelijk gemaakt...

Ps... vergeet ook niet..dat elke tussenstap vaakl als een "doorbraak "wordt gebracht...dat leverd hier en daar wat meer geld op voor verder onderzoek...
Wel zouden mogelijk kunnen nog meer elektronen vrijkomen op het moment dat de temperatuur wordt verhoogd: de onderzoekers deden hun experimenten bij 340K, ongeveer 70 graden Celsius.
En hoe werkt het op kamer/buiten temperatuur lijkt me dan de ham vraag. Als je energie moet toevoegen om energie op te weken... klinkt nou niet echt als en geweldig rendement. En dan de andere vragen nog prijs, milieu enz enz

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

*