Wetenschappers ontwikkelen 'zonnecellenverf'

Wetenschappers aan het New Jersey Institute of Technology hebben een vinding gepubliceerd voor het toepassen van organische zonnecellen op basis van polymeren.

Het nieuwe type zonnecel kan eenvoudig op een ondergrond geschilderd worden. De wetenschappers claimen dat het materiaal aanmerkelijk goedkoper geproduceerd en toegepast kan worden dan conventionele zonnepanelen. Traditionele panelen bestaan voor een groot deel uit silicium. De winning van deze grondstof is echter een relatief omslachtig en kostbaar proces.Het alternatieve materiaal bestaat uit een combinatie van polymeren en koolstof in de vorm van nanotubes en buckyballs, die in een golvend patroon naast elkaar liggen. Zonlicht zorgt in het polymeer voor de excitatie van elektronen, die in de buckyballs worden opgevangen. De nanotubes functioneren vervolgens als kleine electriciteitsdraadjes om de aldus opgewekte spanning af te voeren. De nanotubes, die vijftigduizend maal kleiner zijn dan een menselijke haar, hebben volgens de onderzoekers betere geleidende eigenschappen dan koper en zijn bovendien goedkoper om te maken. In de toekomst zou het mogelijk moeten zijn om een huis van een coating met 'zonnecellenverf' te voorzien, waarmee de huiseigenaar op een eenvoudige manier zelf elektriciteit op kan wekken. De wetenschappers verwachten dat het mogelijk zal worden om met inkjetprinters vellen vol zonnecellen af te drukken, zodat het materiaal overal toegepast kan worden.

Reacties (87)

[YellowOnline]

Ah, mijn inktassortiment kan alweer uitgebreid worden. Praktische toevoeging aan de printer: waar je nu pakweg HP 363 in alle kleuren hebt komt er ook nog een HP 363 Photocell.

Alleen: met een A4-zonnepaneel ben je niet veel - je zal er veel moeten hebben en je zal behoorlijk mogen knutselen om deze aan je electriciteitsnet aan te sluiten.

Met andere woorden: ik verwacht niet veel heil van zelf zonnecellen printen. De technologie op zich is natuurlijk wél interessant, hoewel ik meen deze al enkele maanden geleden gelezen te hebben. Een dak verven met zonnecel-verf of volplaatsen met zonnepanelen is een groot verschil. Niet alleen inzake kostprijs, maar ook omdat zonnepanelen - naar mijn ervaring toch - niet altijd even vlot te leveren zijn.

De grote winnaar van een commercialisering hiervan is natuurlijk het milieu. Een groen alternatief voor milieuonvriendelijke energieproductie in gebieden met voldoende zon.

[the_stickie]

Je hoort wel vaker van het "uitprinten" van electronische schakelingen, zeker als het gaat om dit soort nanoschakelingen.
Maar dan gaat het echt niet om uitprinten dmv een "el-cheapo" huis-tuin en keueken inkjet. Maar wel over een gespecialiseerde "printer" die op zeer kleine schaal de juiste elementjes (nanotubes,buckyballs etc) naast elkaar legt, rijtje voor rijtje, net zoals een inkjet inktdruppeltjes van de juiste kleur inktduppeltjes rijtje voor rijtje naast elkaar legt. Het lijkt er dus sterk op, maar het is (nog?) niet hetzelfde.
Wel is het "uitprinten" van schakelingen zeker de toekomst (of één van de toekomstige technologieën) omdat buiten de dure machine er per afgeleverd exemplaar veel lagere kosten zijn: bij huidige schakelingen is het aantal productiestappen immers een heel stuk groter (etsen, boren, componenten plaatsen, solderen,...), vandaar dat er zo "enthousiast" gereageerd wordt vanuit de markt op "printbare" schakelingen.

[stefan001]

Je hoeft die dingen niet gestructureerd aan te brengen, want bij plastic zonnecellen is dat meestal een blend van de twee samen. Je wilt namelijk een zo groot oppervlak tussen de twee materialen om zoveel mogelijk aangeslagen electronen op te vangen. Je moet wel minstens 3 lagen hebben, een achterelectrode, je actieve laag en een transparante voorzijde electrode.

[Kalief]

Hoeveel KWh per oppervlak kan dit opwekken in vergelijking met de traditionele silicium panelen?

[Rekcor]

Het rendement is nog niet erg hoog vrees ik:

The best power conversion efficiency of 0.57% under
simulated solar irradiation (95 mW cm) was achieved on a cell
annealed at 120 uC for 10 min.

(bron: het wetenschappelijk artikel)

Een gewoon zonnepaneel haalt iets van 15%.

[Reactie gewijzigd door Rekcor op 22 juli 2024 17:25]

[Battle Bunny]

Het voordeel is dat dit, volgens het artikel, goedkoper te maken is. Dus dan ben je niet meer beperkt tot een paar vierkante meter op je dak, maar kun je je hele dak, muur, schuur, auto, etc vol kladden. Op die manier zul je toch nog een fatsoenlijk rendement kunnen halen.

Daarbij hebben ze het over nano tubes die beter geleiden dan koper, dus geen gedoe met water verwarmen, etc. Gewoon direct naar een omvormer.

Het klinkt echt te mooi om waar te zijn. Maar wie weet hebben we over 20 jaar allemaal zo'n mooi glimmend huis met die drap er op

[rud]

Daarbij hebben ze het over nano tubes die beter geleiden dan koper, dus geen gedoe met water verwarmen, etc. Gewoon direct naar een omvormer.

Volgens mij haal je een paar dingen door elkaar. PV zonnepanelen = Photovoltaic zetten licht direct om in electriciteit. Het mag dus bewolkt zijn al is de opbrengst dan lager.

Zonnecollectoren maken meestal gebruik van water en zijn gekoppeld aan een boiler. Een zonneboiler dus. Het warme water gebruik je om te douchen etc. Er wordt dus geen electriciteit mee opgewekt. Ook hier mag het bewolkt zijn.

Inderdaad zijn er installaties die door het concentreren van zonnewarmte zulk heet water opleveren dat je daarmee een turbine kunt laten draaien en electriciteit kunt opwekken. Dit heet Concentrating Solar Power (CSP). http://www.gezen.nl/
Omdat dit soort installaties erg groot zijn en onderhoud vragen zal je die niet op het huis van je buurman aantreffen.

[Reactie gewijzigd door rud op 22 juli 2024 17:25]

[Verwijderd]

Het voordeel is dat dit, volgens het artikel, goedkoper te maken is. Dus dan ben je niet meer beperkt tot een paar vierkante meter op je dak, maar kun je je hele dak, muur, schuur, auto, etc vol kladden. Op die manier zul je toch nog een fatsoenlijk rendement kunnen halen.

Je rendement ga je niet veranderen door overal het spul te verven, wel de absolute invoer, en daarmee dus ook uitvoer. Verder ben ik het wel met je eens hoor

[Verwijderd]

Ik denk niet dat het zo simpel is als gewoon even je dak schilderen.
Wat ik heb begrepen heb je een speciale ondergrond nodig die in staat is de gegenereerde energie op te vangen en te leiden.

Ik denk het enige verschil wat je met deze prut hebt, is dat je een alternatief en goedkoper productieproces van zonnencellen kan bewerkstelligen. Zij het wel van cellen met een lager rendement.

[Verwijderd]

Als dat de werkelijke getallen zijn, dan heb je een oppervlakte van (ongeveer) ongeveer 28x zo groot nodig voor hetzelfde vermogen. Toch?

[Frank|A]

Ik ben chemicus aan de rijksuniversiteit Groningen en werk zelf aan de geleidende polymeren (waar het pijltje met hv naar verwijst) die gebruikt worden in deze organische zonnecellen.
Maar dit gewoon kompleet uit z'n verband gerukt. We werken al 15 jaar aan zulke systemen en dit is gewoon een facet uit het onderzoek, niks bijzonders. De efficiëntie is al helemaal om van te huilen. 'onze' cellen halen een rendement van rond de 5%.
Nog een paar jaar en dan zul je deze cellen als flexibele panelen wel al tegenkomen, maar als verf, dat duurt nog ff.

[Reactie gewijzigd door Frank|A op 22 juli 2024 17:25]

[Kalief]

Wetenschappelijk onderzoek dient om fondsen te genereren voor vervolgonderzoek
Die fondsen stromen door deze om-te-huilen publicatie nu wel naar New Jersey en niet naar jullie.

[Frank|A]

Tja, als je door een publicatie in Journal of Materials Chemistry al geld krijgt....

Een artikel uit de Groninger Gezinsbode over onderzoek uit ons lab:

Veelbelovend Gronings onderzoek naar Zonnecellen

En nog ff wat extra reclame:
Molecular Electronics aan de RuG

[Reactie gewijzigd door Frank|A op 22 juli 2024 17:25]

[stefan001]

Deze cellen in de zin van met nanotubes? Lijkt me sterk. Polymeer zonnecellen wellicht, maar ik denk dat het wel langer duurt dan een paar jaar hoor. Overigens weet ik óók waar ik over praat

[BounceMeister]

Hoe sluit je dit aan? Gewoon ergens twee draadjes erin is onlogisch. Bij zonnepanelen zie je patronen van de "cellen" en de verbindingen ertussen, hoe doe je dat als je het met de kwast aanbrengt?

[Verwijderd]

idd hoe gaat dat? moet er een stroomkring zijn en zoja, krijg je dan niet kortsluiting als je een enorm vlak schildert en er 2 draadjes in propt?

[Crazy Lazy Jos]

Misschien dat dit de reden is dat ze het hebben over inkjets? Deze kan immers patronen afdrukken. Als dit het geval is, zal er geen sprake zijn van even het huisje met de borstel te verven. Dit is allemaal slechts hardop denken natuurlijk.

[freaq]

waarschijnlijk komen er gewoon overal at random draadjes die ergens elkaar wel kruisen dus waar je je draadje insteekt is er altijd wel contact,,,

een soort random spinnenweb ofzo...

[stefan001]

Door aan de voor- en achterzijde een electrode aan te brengen, dus je hebt als het ware een 3-lagen systeem. De voorste electrode moet dan transparant zijn, vaak wordt daar Indium Tin Oxide (ITO) of Fluorine TIn Oxide (FTO) voor gebruikt. De achterste electrode bestaat voor het grootste gedeelte uit aluminium.

[broes_willems]

Het zou wel fijn zijn als in kaart wordt gebracht wat de gevolgen zijn van nanostructuren die vrijkomen in ons leefmilieu. Straks gaan die fijne vezeltjes afbladderen en ademen we ze in. Het zou me niet verbazen als het later blijkt dat ze net als asbestvezels zeer schadelijk zijn.

De buckyballs veroorzaken overigens hersenschade bij vissen: http://www.newscientist.com/article.ns?id=dn4825 .

[Reactie gewijzigd door broes_willems op 22 juli 2024 17:25]

[Verwijderd]

Ik maak me daar inderdaad ook wel zorgen om, zijn we een beetje af van asbest (toch?)
komen er gigantische buckybal stormen van mensen die niet kunnen verven ofzo.

[Coffeemonster]

Ik lees overigens in het artikel dat deze zonnecellenverf een doorontwikkeling is van een ander veel onderzochte zonnecellenverf. Dat type verf gebruikt geen buckyballs, maar een chemische verbinding daarvan. Van dat type verf worden rendementen tot 5% genoemd.
Het voordeel van dit nieuwe type verf is dat de buckyballs veel goedkoper zijn dan die verbinding daarvan, omdat die buckyball-verbinding lastig te maken is. Je levert er blkijkbaar wel wat rendement voor in, maar als dat de kosten drukt, kan dat de acceptatie van de zonnecellenverf verbeteren.

Work in progress dus

[Blacksnak]

Lijkt inderdaad een veel belovende toepassing. Ik denk dan ook vooral aan verkeersborden enzo, die ze nu momenteel al uitrusten met aparte zonnepanelen. Daarvoor zou het bord zelf dan kunnen dienen...

Ondanks het gebruiksgemak bij het ontwikkelen (ff printen of schilderen hé) lijkt me wel dat heel deze technologie staat of valt bij het gemak of juist moeilijkheid om je geverfde paneel, papier, ... aan te sluiten als stroombron. Het lijkt me niet kunnen om er even 2 kabeltjes aan te hangen en gaan met de banaan.

Daar zal verder nog wat research voor nodig zijn denk ik.

[Verwijderd]

volgens mij moet je eerst de ondergrond isoleren vervolgens een laag zonnecellenverf erop en dan naar 3 a 4 jaar kun je alles weer opnieuw doen, omdat de zon en de regen deze laag doen verweren en juist platte kanten waar waterdamp aan kan hechten en zonlicht opvalt hebben veel te leiden.
vervolgens is zo`n systeem veel duurder over een periode van 20 jaar omdat het in die tijd 5 a 7keer opnieuw geschilderd moet worden en dus veel materiaal kost veel arbeidstijd en slecht voor het milieu omdat bij het schuren van de laag in het onderhoud om hechting te verkrijgen, nanotubes terecht zullen komen in de natuur, en men weet niet wat voor invloed dit zal hebben op de natuur en op de mensen die dit materiaal gaan verwerken.
en dus is een zonnepaneel wat je gewoon kunt afwassen en niet verweerd veel duurzamer.
anders zou zonnecellenverf tevens een doorbraak zijn in het onderhouden van vastgoed.

[Verwijderd]

Op NGC is hier een aflevering over voor de geinteresseerden. Het is dan wel gelukt om het goedje te maken maar het gaat nu nog om het toepasbaar te maken dus we hoeven het nog niet snel op de markt te verwachten.

Degene die er het meeste belang bij heeft zijn de militairen in de VS, omzo hun meegedragen apperatuur te kunnen blijven voorzien van sap. Voor zover ik me meen te herinneren is het een Nederlander die het projekt leidt.

[denkster]

Leuk.
Kan je dit op een doek verwerken?
Dan gaan we er zonwering mee maken!
Ik stel dit ontwerp ter beschikking onder GPL3.

Behandel doek van normale zonwering met deze PV-verf.
Sluit het systeem middels een PV-converter (bijvoorbeeld Mastervolt Soladin) aan op het lichtnet.
Het systeem heeft een lichtsterkte-opnemer aangesloten op een computer om de behoefte aan zonwering te bepalen.
Wanneer het programma in onze computer constateert dat deze opnemer aangeeft dat er voldoende voldoende zon is om de zonwering te gebruiken schakelt het systeem de zonwering in, deze gaat omlaag.
Zo vergroot je het oppervlak voor winning van PV-energie op het juiste moment en op de juiste plaats.
Heel handig voor kantoren en ook bruikbaar voor appartementengebouwen, kan per stuk worden aangeschaft.

[Verwijderd]

nice thinkin' denkster! ik weet er nog een, een parasol die bedekt is met dit spul, en aan de stok een blikjeshouder heeft met een koeler er omheen (die uiteraard werkt op energie van de verf). altijd wanneer het zonnig en dus warm is op het strand heb jij een koud biertje

(GPL3, why not)