Verbeterde 'nanopillars' vangen meer zonlicht

Onderzoekers van de Berkeley-universiteit hebben met behulp van nanotechnologie een materiaal ontwikkeld dat zonnepanelen zou kunnen verbeteren. De nanostructuren kunnen meer zonlicht met minder materiaal opvangen.

De zonnecellen die de onderzoekers ontwikkelden, hebben een relatief eenvoudige structuur die bovendien minder halfgeleidermateriaal vergt dan reguliere, thin-film-zonnecellen. De cellen zijn opgebouwd uit zogeheten nanopillars, of nanostaafjes, die uit germanium worden gemaakt. Daarvoor is ongeveer een derde tot de helft van het halfgeleidermateriaal nodig vergeleken met thin-film-zonnecellen. Vergeleken met kristallijne zonnecellen is slechts één procent materiaal nodig. Door de reductie in materiaalkosten zouden zonnecellen die uit de nano-staafjes zijn opgebouwd goedkoper kunnen worden.

Bovendien zijn de zonnecellen zeer effectief in het absorberen van zonlicht; tot 99 procent van het invallende licht zou worden geabsorbeerd. Dat is te danken aan de vorm van de staafjes, die van boven dunner zijn dan aan de basis. Bovenin hebben de staafjes een diameter van 60 nanometer, aan de basis bedraagt de doorsnede van de twee micrometer hoge staafjes 130 nanometer.

De productie, die begint met het vormen van poriën in aluminiumfolie, gevolgd door de groei van de staafjes, is volgens hoofdonderzoeker Ali Javey relatief eenvoudig en goedkoop. Behalve zichtbaar licht zou ook infrarood licht kunnen worden opgevangen. De onderzoekers werken aan het gebruik van cadmiumtelluride, dat efficiënter is dan germanium als fotoreceptormateriaal.

Reacties (31)

"Absorberen van zonlicht", wil je dat wel bij een zonnepaneel?
Ik dacht dat een van de belangrijkste factoren die het rendement van een zonnepaneel negatief beïnvloedt, temperatuur was. Als nu 99% van het zonlicht geabsorbeerd wordt, dan wordt dat paneel toch gigantisch heet?
Heb je misschien een goedkoper paneel, maar valt het rendement tegen door de temperatuur...?

Jah ik vind die uitspraak 99% absobtie wel een beetje een vaag begrip.
Je statement van warmte klopt alleen niet helemaal, alles wat omgezet wordt in electrische energie wordt niet omgezet in warmte.
Dus dat is het probleem niet.

Maar hoeveel % wordt er omgezet in electrische energie, dat vraag ik me meer af.

Idd de vraag is hoeveel % kan men omzetten in energie. Of het nu 99% of 50% absorbeerd de omzetting naar enrgie is waar het om gaat.

En de kosten van prodcutie.
Germanium is veel duurder dan silicium.

In het originele artikel staat dat deze 99% tegenover 15% staat die nu in normale thin-film zonnecellen wordt gehaald. Omzetting naar elektrische energie zal wel niet 99% en 15% zijn, maar meer dan 6 keer de absorptie zal hoe dan ook een enorme verbetering zijn.

Zonnepanelen werken optimaal bij 25°C. Erboven gaat de opbrengst omlaag. Klinkt misschien raar, maar het is wel zo. Uiteraard heft dit fenomeen zich gedeeltelijk op in gebieden waar er bijna nooit bewolking is...

Er zal dus gewerkt moeten worden aan een afkoelmethode OF het cadmiumtelluride werkt op een totaal andere manier zoals de reguliere panelen heden ten dage.

[Reactie gewijzigd door bert170881 op 19 juli 2010 15:51]

waarom zou hij gigantisch heet worden? alles wat omgezet wordt in elektriciteit word... elektriciteit! en dus geen warmte. als hij nou ook nog eens 99% effectief zou zijn blijft dat ding ijskoud en is het wereld-energieprobleem ook opgelost. *droomt rustig verder*

Hij wordt heet omdat de energie omzetting niet meteen plaats vind. Je hebt namelijke een DeltaT nodig om warmte om te zetten in energie. Daarom is een absorbtie van 99% een hele vooruitgang. De kunst is om vervolgens kijken of je een materiaal kunt vinden die een zoon klein mogelijke dT nodig heeft om energie op te wekken. Maar bij een hoge dT nog steeds een hoog rendement heeft. ( Kleine dT bij weinig zon.)

Klok & klepel verhaal...
Een zonnepaneel zet geen warmte om in energie, maar (zon) licht. Dat is een compleet ander proces. Niets geen "delta-T's" voor nodig. Voor het omzetten van warmte in andere vormen van energie, gebruik je een stoom turbine of bijvoorbeeld een stirlingmotor. En nee, die zitten niet in heel kleine vorm in je zonnepaneel verstopt.

Klopt, het zijn de fotonen (de energiepakketjes die zich in licht bevinden) die elektronen uit halfgeleiders stoten zodat er een verandering in potentiaal onstaat. Gevolg is een lopende stroom, dus energie.

Voor iedereen die nog twijfelt of deze techniek ook daadwerkelijk 99% van het opvallend licht omzet in electriciteit: natuurlijk niet, dan zouden er nu op tv extra uitzendingen plaatsvinden omdat het energiebehoefte probleem is opgelost.

je uitleg zou kloppen als het over peltier elementen zou gaan, maar dat gaat het niet.

Dan maak je er toch een waterkoeling onder, krijg je ook nog gelijk warm water en scheelt dat weer gas

Zo hebben ze bij een kennis van mij hun zwembadwater verwarmd....

[Reactie gewijzigd door TheDarkstar op 19 juli 2010 12:19]

Ik denk dat men hier doelt op absorberen van zonlicht in tegenstelling tot reflecteren van zonlicht. De meeste materialen reflecteren namelijk nog een deel van het zonlicht en dat is natuurlijk zonde als je daar juist energie uit probeert te halen.

Het is een absorptie van 99% tussen 300 en 900 nm golflengte. Dus net een tikkeltje breder dan het zichtbare spectrum.

Voor infrarood zal het niet zo goed werken, want daar is de golflengte veel langer, en dus 'ziet' het licht die paaltjes niet meer.

kristallijne zonnecellen zie je toch het vaakst terug op daken?
Zou dus zeer interessant zijn voor de particuliere markt als het betaalbaar is want de zonnecellen die we nu terug vinden op daken leveren volgens sommige onderzoekers maar weinig winst op.

Als het allemaal zo makkelijk was dan hadden we natuurlijk al lang onze daken volliggen met zonnepanelen.
Maar in de praktijk lukt het niet goed om met dit soort nieuwe technieken goedkope zonnecellen te maken.
Hoe lang wordt er al niet over thin-film zonnezellen gesproken?
Dit terwijl nu nog steeds vrijwel enkel polykristaline zonnecellen gebruikt worden.

In theorie is het allemaal leuk en aardig maar de vertaalslag naar een massa-product laat helaas nog lang op zich wachten....

toch passeren regelmatig dit soort berichten de revue. Er word veel geinvesteerd in deze technologie, en stukje bij beetje worden ze efficienter en goedkoper en dus aantrekkelijker om in te investeren, ook ( of juist) voor particulieren. Als het over pak 'm beet 10 jaar goedkoop genoeg is voor elk huishouden om panelen op het dak te zetten om in een gedeelte van hun energiebehoefte te voorzien, kijk dan eens wat dit oplevert.

Iedereen zou het liest een uitvinding zien die panelen in 1 klap extreem efficient en goedkoop maakt. Helaas gaat het nooit zo. Meestal evolueert een technologie. Maar elke verbetering is een stap in de goede richting. Zo ook deze.

Is een beetje het kip en het ei verhaal als je het mij vraagt. kijk maar eens naar deze uitzending van TegenLicht: http://tegenlicht.vpro.nl...d/here-comes-the-sun.html

Daarbij komt nog dat het speelveld in de huidege markt niet echt eerlijk is. Bv De verzekering van kernenergie, subsidie van 25.000 euro per (kool, bruinkool) mijnmederwerker in Duitsland, De eis van de NLoverhied dat er na de 20 jaar dat een windmolen park op zee heeft gestaan er geinvesteerd wordt om de natuur te verbeteren in dat gebeid, tewijl kolen- en kern- centralens dit niet hoeven en die zijn volgens mij echt vervuilender.

[Reactie gewijzigd door wiskid op 19 juli 2010 13:04]

mooi al die ontwikkelingen.
maar ik lees nooit dit is op de markt binnen 2 jaar ofzo
dat vind ik echt jammer want zo wordt het nooit betaalbaar

ik hoop echt dat dit idee de weg naar de markt weet te vinden.. en niet wordt opgekocht door een grote maatschappij die het in de kluis stopt..

[Reactie gewijzigd door NitSuA op 19 juli 2010 22:45]

hopelijk zijn ze zo slim om dit gelijk te patenteren, niet zijn te corrumperen met geld (tja met HP erbij is die kans iets groter). Als er hier niks mee fout gaat gaan we een zonnige toekomst tegemoet!

[Reactie gewijzigd door superaki op 20 juli 2010 00:48]

Er is ook door het bedrijf Xtreme Energetics op dit gebied iets bedacht.
Ze verwachten zonnepanelen te produceren die minstens twee keer zo efficient zijn en voor de helft van de prijs van de panelen zoals die nu worden geïnstalleerd. Dat betekend een terugverdientijd die een factor vier korter is dan waar nu van wordt uitgegaan.
Om de technologie verder te ontwikkelen (prototypes) hebben ze onlangs een samenwerkingsverband met HP afgesloten.
Kijk maar eens op de website van het bedrijf: http://www.xesolar.com
De nieuwe technologie noemen ze: SUrface Plasmon Enhanced Rectification-based solar cell oftewel "SUPERcell".
Dit nieuwe type zonnecel is uniek op het gebied van fotovoltaïsche zonne-energie, met behulp van nano-schaal vacuüm buizen, met potentiële rendementen van meer dan 64%, dat is de huidige theoretische limiet voor triple-junction zonnecellen, en tot een theoretisch maximum van ongeveer 84%.
De nano-structuren van deze supercellen:
[list]
• zijn niet beperkt door intrinsieke materiaal-band gaps,
• zijn verliezen niet hun hoge rendement bij hoge temperaturen,
• zijn niet extreem gevoelig voor ioniserende straling,
• en maken geen gebruik van zeldzame elementen die beperkt beschikbaar zijn, zoals zonne- cellen met indium, gallium, tellurium en cadmium.
[/list]
De makkelijk beschikbare grondstoffen, potentieel ultra-hoge rendement, en de mogelijkheden voor schaalbaarheid tot zeer grote productie-niveaus maakt de SUPER Cell ™ een kandidaat voor de duurzame schone energie, te leveren aan de wereld.

Ook is er een leuk filmpje te vinden die de werking verklaard: http://www.xesolar.com/hePages/XEvideo.php
Ook een zeer veel belovende ontwikkeling!

Ziek nice! Alleen jammer dat ze met HP gaan samenwerken, die zullen vast heel veel eigen inbreng hebben die niet veel van het product over laat.. Ik hoop dat dit binnen een paar jaar op de markt komt, al dan niet in een (nog) betere vorm, dan is het energieprobleem FTW! Hopelijk gaan er geen grote bedrijven die belang hebben bij hoger energieverbruik (Amerikaanse autoindustrie, de olie industrie vooral) hier een stokje voor steken dmv lobbying..

Helaas gaan de panelen ook met de tijd vooruit. USB3 gaat het worden, maar die is gelukkig backwards compatible.

Los hiervan:

Vele zonnepaneel systemen kun je wel een computer op aansluiten om de gegevens uit te lezen, zoals de hoeveelheid energie die er op een bepaald moment is opgewekt. Dit is tevens heel leuk om bij te houden.

Heb 't wel eens in de praktijk gezien, alleen daarom al zou ik wel wat paneeltjes op het dak willen hebben

[Reactie gewijzigd door Fairy op 19 juli 2010 12:52]

ken ook iemand die heeft 10 van die grote bakken op zijn dak staan en een heel prijzig en complex systeem er bij . waar je gegevens en alles uit kan lezen . heel mooi allemaal maar t is net in staat om 1 koelkast t hele jaar draaiend te houden. in acht nemende dat het nogal onderhoud en oplettendheid vergt is het gewoon te onrendabel en net wat je zegt puur een technologisch speeltje voor tweakers.
het is te hopen dat dit in de nabije toekomst snel veranderd. ik gooi het op windenergie. mijn oom heeft een grote turbine in zijn tuin staan en dat ding levert genoeg op om electriciteit te leveren aan de energiemaatschappij. zo 10 megawatt...

Als die mens met 10 panelen zijn koelkast net voldoende van stroom kan voorzien, scheelt er toch wel iets aan de opstelling of aan de panelen.
Ik ken zat mensen die verschillende groene-stroom certificaten per jaar kunnen verkopen,
dus het is wel degelijk rendabel.

En ivm windenergie: veel geluk om hiervoor een goedkeuring te krijgen van de gemeente...
Ik gok dat in 90% van de gevallen je buren of de gemeente zelf zal uitmaken dat dit niet past in de wijk, gemeente of karakter van het land.
Kan je dag zeggen met je handje naar je windmolen. (jammer genoeg natuurlijk, ik ben ook voorstander van dergelijke opwekking van energie!)

Enige nadeel van iedereen een windmolen is dat het net over zijn nek gaat. Het is niet meer in te schatten voor de netbeheerders wanneer er veel stroom terugkomt op het net van de wind. Dit moet allemaal afgevangen worden en bijgeregeld worden met hedendaagse centrales die op kolen of gas lopen. Dan is kernenergie nog veel beter af te regelen, ook voor waterkrachtcentrales geldt dit.

Met tien grote panelen zou je naar verwachting tussen de 1500 en 2000 kWh per jaar moeten kunnen opwekken.

Dat is toch aardig meer dan je verbruikt met een koelkast die 200 (A++) tot 600 kWh per jaar gebruikt.

Dat zeggen ze niet, 99% van het invallende (zon)licht is wat anders als 99% van het zonlicht want dat betekend dat ze ook aan de achterkant (vanuit de aarde gezien dan ) van de zon licht op kunnen vangen

tot 99 procent van het invallende licht zou worden geabsorbeerd

[Reactie gewijzigd door watercoolertje op 19 juli 2010 12:44]