Mitsubishi claimt rendementsrecord silicium zonnecellen

Tijdens een bijeenkomst over zonnecellen heeft het Japanse bedrijf Mitsubishi twee soorten silicium zonnecellen getoond. Beide varianten breken in hun klasse het rendementsrecord.

Mitsubishi presenteerde zijn onderzoeksresultaten tijdens de drieëntwintigste Europese Photovoltaic Solar Energy Conference, ofwel Psec, die begin september in Spanje werd gehouden. Het bedrijf toonde de deelnemers twee nieuw ontwikkelde fotovoltaïsche cellen, ook wel bekend als zonnecellen. Het eerste type was opgebouwd uit polykristallijn silicium en had een dikte van ongeveer 180 micrometer. Een zonnepaneel met vijftien vierkante centimeter van deze cellen zette zonlicht met een rendement van 18,6 procent om in elektrische energie: een record volgens het Japanse Aist-instituut. Het vorige record, dat al op naam van Mitsubishi stond, werd daarmee met 0,6 procentpunt overtroffen. Het hoge rendement van de cellen werd onder meer bereikt door met lasers en speciale etsmethodes een honingraatstructuur in het silicium aan te brengen. Ook werd een methode ontwikkeld om een elektrodenraster te produceren dat vijfentwintig procent minder schaduw veroorzaakt.

De dunne variant, met een dikte van slechts 100 micrometer nog dunner dan gebruikelijk, bereikte een omzettingsrendement van 17,4 procent. Ook dit was volgens het Japanse Aist-instituut een record. Mitsubishi wist het hoge rendement hier te halen door een speciale antireflectiecoating op de voorkant aan te brengen en door op de achterkant een materiaal aan te brengen dat de cellen moet stabiliseren.

Mitsubishi zou van plan zijn de gepresenteerde technieken vanaf het voorjaar van 2010 commerciëel toe te passen, bijvoorbeeld in zonnepanelen die op daken kunnen worden geplaatst.

Reacties (24)

[SlickAxe]

18,6% is nog vrij weinig, maar het gaat best snel vooruit...

Ik neem aan dat de nuna 5 zich al gemeld heeft

[Reactie gewijzigd door SlickAxe op 2 augustus 2024 18:38]

[TheBorg]

Volgensmij gebruiken zij Triple Junction cellen met een rendement van 10-15% hoger dan de cellen uit het artikel. Nadeel van die dingen is dat ze peperduur zijn. Daarom is de progressie die Mitsubishi boekt met goedkoop te produceren cellen erg goed nieuws.

[Eddey]

Bij duurzame energie maakt het energetisch rendement eigenlijk niets uit. Het gaat om de kostprijs van de geproduceerde energie. We hebben namelijk voldoende oppervlakte beschikbaar om zonnepanelen te leggen. Zonnepanelen met slechts 5% rendement hoeven geen probleem te zijn, als ze maar goedkoop zijn.

Het is wat anders bij een kolen/gas centrale, waarbij je zuinig moet zijn met dure brandstof. Die "brandstof" is in dit geval gratis.

[locke960]

Niet helemaal waar. Als je een goedkope zonnecel maakt met een laag rendement, maar je gebruikt bij de productie wel veel energie, dan is het niet echt duurzaam meer. Dan duurt het veel te lang voordat de zonnecel de energie die nodig was om hem te produceren heeft opgewekt. ( energy payback )

[kimborntobewild]

Oppervlakte is ook niet gratis. Maar voorlopig zijn er woestijnen genoeg om ze te plaatsen. In veel dichtbevolkte landen echter niet. Misschien dat Africa binnenkort veel energie kan exporteren.

[Verwijderd]

Conversie, opslag en transport van electiriciteit over grote afstanden is bepaalde niet efficient en ook moet je daar rekening houden met zaken als zandstormen die je zonnecellen kunnen beschadigen.
Tov opwekking van electriciteit dergelijke verre afstanden is voorlopig de lokale zonnecel veel nuttiger en efficienter ook al wekt deze maar iets meer dan de helft van de energie op van een cell in de woestijn.

Opwekking in woestijnen word pas interessant als je op zeer grote schaal aan waterstofgasopslag wilt gaan doen (bijvoorbeeld voor auto's) en als je daarbij woestijnplekken kan vinden waar bijvoorbeeld zandstormen niet voorkomen en er wel water beschikbaar is om om te zetten naar waterstof..

[Miauw]

ik dacht dat het record op 41.8 procent was

[PilatuS]

Als dat zo is dan gaat het daar waarschijnlijk niet om silicium zonnecellen.

Beide varianten breken in hun klasse het rendementsrecord.

Blijft natuurlijk erg mooi dat de effecientie constant omhoog blijft gaan. Hopelijk wordt het snel hoog genoeg om er nog meer mee te kunnen. Een electrische auto waarvan het dak en de motorkap bedekt zijn met zonnecellen die daarmee de accu's weer een stuk kunnen opladen zou erg mooi zijn. (Om maar eens iets te noemen)

[Reactie gewijzigd door PilatuS op 2 augustus 2024 18:38]

[jurgenvdpol]

de instraling van kortgolvig licht varieert in Nederland tussen de 250 en 800 watt per vierkante meter (gemeten rond het middaguur bij heldere hemel)
Bij 17,4 % rendement is dat op z'n best 140W per vierkante meter.
Laat een auto 4 vierkante meter bruikbaar oppervlak hebben voor zonnecellen (ongericht zijn dat er effectief 3) dan heb je midden in de zomer om 12 uur een vermogen van maar liefst 420 watt!
De gemiddelde gezinsauto heeft een motor van 60.000 watt, daar zullen we dus eerst wat aan moeten doen.
Wanneer je je beseft dan benzine een energiedichtheid van 9000 watt/uur per kilo heeft en een Li-ion batterij 100 Watt/uur per kilo, dan zie je hoe waardevol die brandstof is. En hoe ongelooflijk kwistig we ermee omspringen.

[Verwijderd]

Je denkwijze klopt wel, maar je bent wel heel erg klungelig met je voorbeeld hoor...

Vermogen in Watt is Energie/tijd, dus Watt/Seconde of uur (hangt er vanaf wat je wil). In benzine zit dus 9 kWh aan energie per liter.

[MPAnnihilator]

Men zou het probleem van slechts 4 vierkante meter per auto wel kunnen verschuiven , door bijvoorbeeld je wagen te laten opladen met zonnepanelen op je huis of garage...

Voor alle huisvrouwen die vanaf 1 september hier in BE de kroost 's morgens even naar school brengen en boodschappen gaan doen , ( anders gezegd , korte afstanden ) is dat misschien al genoeg energie ...

[Verwijderd]

De gemiddelde gezinsauto heeft een motor van 60.000 watt, daar zullen we dus eerst wat aan moeten doen.

En dat is ook voor een deel makkelijk.
Electrische auto's hebben veel minder vermogen nodig.
Electromotoren zijn namelijk veel efficienter en ook aanmerkelijk lichter dan brandstofmotoren.

En bijvoorbeeld waterstofgas dat zou kunnen worden omgezet naar electriciteit is lichter dan benzine (bij gelijke hoeveelheid energie) maar dat gewichtsvoordeel gaat vermoedelijk verloren in extra gewicht van de grotere brandstoftank.

[Verwijderd]

Wanneer je je beseft dan benzine een energiedichtheid van 9000 watt/uur per kilo heeft

Per kilo is niet het enige relevante gegeven. Ook per liter is er vrij veel energie in benzine en diesel.
Per kilo is bijvoorbeeld vloeibaare waterstof al gunstiger qua hoeveelheid enerygy maar per liter is dat weer veel minder.
http://nl.wikipedia.org/wiki/Energiedichtheid

[Verwijderd]

Die 41.8% was met een zonnecel die uit 3 lagen bestond. Wat de eerste laag niet omzet wordt deels door de 2de omgezet naar energie. En zo ook hetzelfde verhaal voor de 3de laag. Als we dus zonnecellen van mitsubishi zouden gebruiken en daar 3 lagen van op mekaar zetten zouden we waarschijnlijk een hoger percentage bekomen.

[darkenrahl]

nee, das bij die Si cellen onmogelijk. Wanneer we er zo drie van Si op elkaar zouden zetten zou er niets verbeteren. De redenen van het bestaan van een maximale limiet hebben niets te maken met dat het zonlicht op het einde van de tweede laag nog niet geabsorbeerd zou zijn.

Wat er idd wel gebeurd is meerdere lagen op elkaar plaatsen maar dan van verschillende materialen met elk een andere bandgap (het verschil in energie tussen de gebonden electronen (die in de valentieband) en de vrije elektronen (de conductieband)).
Zo kunnen ook minder energie rijke fotonen worden geabsorbeerd door diepere lagen van materialen met een kleinere bandgap.

[alamont]

Wat er idd wel gebeurd is meerdere lagen op elkaar plaatsen maar dan van verschillende materialen met elk een andere bandgap (het verschil in energie tussen de gebonden electronen (die in de valentieband) en de vrije elektronen (de conductieband)).
Zo kunnen ook minder energie rijke fotonen worden geabsorbeerd door diepere lagen van materialen met een kleinere bandgap.

Dat is precies wat triple-junction cellen doen met verschillende GaAs legeringen.

[darkenrahl]

ja, dat zal dan zeker een andere soort zonnecel zijn (en dan nog is 41.8 procent best veel!). Bij Si hebben we een theoretische limiet van een 25 a 30%. Praktisch wordt een maximum rendement van 25% genomen, nog een 5 procent te gaan dus.

[Reactie gewijzigd door darkenrahl op 2 augustus 2024 18:38]

[Verwijderd]

Inderdaad, triple-junction gallium arsenide dacht ik.
Gallium-Arsenide is veel duurder dan silicium. Daarom is dit rendementsrecord veel interessanter.
Nog steeds is het niet genoeg om een auto mee vooruit te krijgen.
En dan is er ook nog niks bekend over de levensduur.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 2 augustus 2024 18:38]

[darkenrahl]

ja das waar. Die GaAs cellen worden enkel gebruikt in hoogtechnologische toepassingen. Ik geloofd dat GaAs zonnecellen worden gebruikt op het ISS.
Die zonnecelen kunnen trouwens ook nog veel dunner gemaakt worden dan de Si zonnecel omdat ze veel meer zonlicht absorberen.. en elke gram die ze minder de ruimte moeten inschieten is wel geld waard. Maarja, voor de gewone mens is GaAs veel te duur... we zullen onze toevlucht moeten zoeken in Si

[Verwijderd]

Als die 25% waar is (en ik geloof je meteen), dan zijn dit soort cellen toch nooit interessant? Ik ben geen zonnecel expert, maar je hoort vaak genoeg dat het maken van deze cellen ongeveer evenveel energie kost als ze opleveren.
Stel dat je die 5% nog kunt winnen, dan is het toch nog steeds een belabberd product?

[darkenrahl]

Tja... Si zelf is natuurlijk wel heel goedkoop. En eenmaal zo'n efficientere Si zonnecel in massaproductie is zal de kost per zonnecel wel aanzienlijk dalen. Met de energieprijzen die gaan blijven stijgen en de 'groene gewaarwording' zal dat denk ik wel in de nabije toekomst gebeuren...

[jegelie]

Si voor deze cellen is niet goedkoop - het is juist vrij duur... Men heeft namelijk zeer zuiver Si nodig. De fabricage-technieken zijn wel fors verbeterd, alhoewel ik niet inzie dat zo'n laserbehandeling (die tijd kost) zo'n plaat goedkoper zou maken.

Het wachten is op de veelbelovende technieken van de Massey Universiteit in Nieuw-Zeeland, daar is een onderzoeker erin geslaagd kleurstoffen te ontwikkelen die duurzaam blijven onder invloed van zonlicht.

Zonnecellen op basis van kleurstof (denk ook aan planten - naar dat model is het idee ontstaan) zijn véél efficiënter, produceren ook stroom bij schuine of indirecte lichtinval, kunnen doorzichtig zijn (zonnecel-ramen!) en wellicht het belangrijkst: zijn veel goedkoper te maken.

[Verwijderd]

maar je hoort vaak genoeg dat het maken van deze cellen ongeveer evenveel energie kost als ze opleveren

Dat is echter een mythe.

Huidige zonnecellen met hun levensduur van wel 30 jaar hebben een energie terugverdientijd van 3-4 jaar en zal naar verwachting nog zakken naar 1-3 jaar.

Meer info hier:
http://www.nrel.gov/docs/fy05osti/37322.pdf

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 2 augustus 2024 18:38]

[Verwijderd]

Energy payback van zonnecellen is vrij goed. De energie de er tijdens de productie is ingestopt is in de zomer in 2 a 3 maanden terug verdiend en in de winter ligt dat rond de 3 of 4 maanden.
Het duurt echter langer voordat jezelf je kosten eruit hebt. Si ligt op het moment voor qua effecientie, c-Si is daarin tegen weer goedkoper en daar ligt nog veel winst te pakken qua efficientie. Ga-As is voor de normale mens niet te betalen maar dat hoeft ook niet. Een normaal huis heeft een verbruik van 1kW gemiddeld dat kan je best met zonnecellen opvangen als je wat opslag erbij gebruikt. Het enige nadeel zijn de kosten nog op dit moment.