Wetenschappers van de Universiteit Twente hebben een efficiëntere methode ontwikkeld om zogeheten zonnebrandstoffen te winnen. Door de plaats waar zonlicht wordt opgevangen en de plek van de omzettingsreactie van elkaar te scheiden, wisten ze het rendement te verhogen.
In het onderzoek beschrijven de wetenschappers dat een maximale omzettingsefficiëntie van 10,8 procent werd behaald. Hiervoor was het noodzakelijk om de dichtheid en lengte van de gebruikte microdraadjes te variëren. Dit rendement werd behaald door de plaats waar het licht wordt opgevangen en de plek van de reactie van elkaar te scheiden. Dit is noodzakelijk, omdat katalysatoren licht kunnen weerkaatsen, terwijl het absorberen hiervan juist nodig is voor de reactie. De fotonen worden tussen de microdraadjes opgevangen.
De onderzoekers hebben in de zonnecel gebruikgemaakt van materialen die veel in de natuur voorkomen, waarbij geen schaarse, dure edelmetalen nodig zijn. In de nieuwe methode zijn microdraadjes van silicium gebruikt met een lengte van minder dan 0,1mm, waarbij alleen de bovenkant bedekt is met een katalysator. De chemische reactie waarbij waterstof ontstaat, gebeurt bij de katalysator aan het uiteinde van de draadjes.
In 2015 hebben wetenschappers van de Technische Universiteit Eindhoven al een zonnecel ontwikkeld die energie uit zonlicht gebruikte om waterstof te genereren, maar hierbij werden in tegenstelling tot bij de Twentse methode nog galliumfosfidecellen gebruikt. Ook was de omzettingsefficiëntie een stuk lager; deze kwam uit op 2,9 procent. De halfgeleider galliumfosfide is daarnaast niet heel stabiel in het bijzijn van water en is erg duur.
Volgens onderzoeker Jurriaan Huskens is de omzettingsefficiëntie van 10,8 procent de hoogst haalbare bij een ontwerp dat is gebaseerd op silicium. Volgens hem is dat echter nog onvoldoende om het economisch rendabel te maken; daarvoor moet het rendement stijgen naar ongeveer vijftien procent.
Bij zonnebrandstoffen wordt de opgevangen zonne-energie niet omgezet in elektriciteit, maar direct gebruikt om water mee te splitsen in zuurstof en waterstof. Een dergelijke zonnebrandstofcel is goedkoper dan de methode waarbij een conventionele zonnecel wordt gekoppeld aan een accu, die vervolgens de stroom levert om water te splitsen.
Het onderzoek is gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrijft Nature Energy, onder de titel 'Spatial decoupling of light absorption and catalytic activity of Ni–Mo-loaded high-aspect-ratio silicon microwire photocathodes'.