Onderzoekers ontwikkelen zelfreparerende zonnecellen

Organische zonnepanelen zouden in de toekomst langer kunnen meegaan dankzij fotovoltaïsche cellen die zichzelf vernieuwen. Zo moet het efficiëntie-reducerende effect van zonlicht op dergelijke cellen worden gecompenseerd.

Onder leiding van chemicus Michael Strano van het Massachusetts Institute of Technology heeft een groep wetenschappers een organisch fotovoltaïsch materiaal ontwikkeld dat zichzelf kan vernieuwen. Het materiaal voor zonnepanelen is in staat zonlicht om te zetten in elektrische energie, maar anders dan vergelijkbare materialen kunnen de 'zonnecellen' zich vernieuwen. Zo moet het destructieve effect van zonlicht op de cellen worden gecompenseerd.

Het team maakte de fotovoltaïsche cellen uit zeven componenten. Een raamwerk van koolstofnanobuisjes doet dienst als ondergrond en elektrodes. Daarbovenop worden schijfjes van fosfolipides aangebracht, die als ondergrond dienen voor de eigenlijke lichtgevoelige structuren. Deze lossen op zodra een oplosmiddel aan de intacte structuren wordt toegevoegd. Wanneer het oplosmiddel wordt weggenomen, herstellen de structuren zich spontaan en worden nieuwe fotovoltaïsche cellen gevormd.

Zo kunnen organische fotovoltaïsche cellen, die veel meer degraderen dan siliciumhalfgeleider-zonnecellen, hun rendement van omstreeks veertig procent behouden. Het rendement van vergelijkbare structuren die niet worden vernieuwd, daalt gedurende zestig uur tot omstreeks tien procent. De onderzoekers werken nu aan een manier om de dichtheid van de reactiegebieden te vergroten, om zo het rendement te verhogen.

Reacties (36)

[Verwijderd]

Goede ontwikkeling zeg, als dit zo doorgaat en het over een paar jaar(gokje) op de markt komt, wordt het nog rendabeler om zonnepanelen te gebruiken.
In tegenstelling tot windenergie zie ik voor zonne-energie echt een toekomst, dit is echt heel mooi.

[bbob]

Waarom is er geen toekomst voor wind en wel voor zon.

Beide hebben last van de invloed van het weer.

Geen Zon = Geen energie
Wolk voor de Zon = minder energie
Zomer of Winter = meer of minder enrgie

Geen wind = geen energie
S'nachts kan er echter wel wind zijn dus ook energie.

Het grote nadeel van al deze systemen is dat er nog geen buffervoorrad is. Wat je eigenlijk wil is dat energie bijv omgezet wordt in waterstof en je dan als je energie nodig hebt de waterstof kan omzetten in energie.

Wat veel mensen niet begrijpen is dat een energienet gevoelig is. sóchtends neemt ineens het verbruik toe en dus moeten centrales meer energie leveren. Stel dat dadelijk 10% van het stroomnet op zon draait en ineens de zon even weg is, waardoor er i.p.v 100% maar 50% wordt afgegeven. Je hebt dan een gigantische fluctuatie op het stroomnet, met als gevolg problemen.

Is er even geen wind op een dag of geen zon zullen de oude centrales toch weer moeten bijspringen op dat op te vangen.

Dus moet men hard werken aan buffercapaciteit voor groene stroom. Die buffer kan men dan afroepen als er even geen wind of zon is.

[lenwar]

Als we dan toch bezig zijn met waterstof maken, dan kan je misschien beter alle opgevangen energie omzetten naar waterstof (elektrolyse) en dan dat weer gecontroleerd verbranden op de locatie waar je het nodig hebt. (waterstofleidingen naar kleinere lokale energiestations, of misschien waterstof auto's oid)

Ik heb laatst overigens ook iets gezien op tv over langzaam draaiende watermolens voor de kust van Schotland (dacht ik). Daar maken ze gebruik van de getijden.... Dat is ook iets dat eigenlijk continu doorgaat.

(misschien kunnen ze ook zonnepanelen op de wieken van de windmolens doen? (alle beetjes helpen?))

[Helixes]

Electrolyse is ZEER inefficiënt. Reken op 60%+ verlies met opwekking, compressie en oxydatie. Met accu's kun je dichter bij 90% komen in de opslagcyclus. En dan hebben we het nog niet gehad over transport. Ik ben niet zozeer tegen waterstof als opslagmethode - maar er zijn een aantal zeer belangrijke beperkingen waar je over na moet denken.

Getijden- en zeestroming ontwikkelingen zijn zeer interessant - maar staan nog behoorlijk in de kinderschoenen. Enorm voordeel is natuurlijk dat we ver van tevoren precies weten hoeveel energie uit die centrales komt. Maar ik geloof niet dat het op korte termijn een significant deel van de energievraag zal invullen.

[marquis]

Wat veel mensen niet begrijpen is dat een energienet gevoelig is. sóchtends neemt ineens het verbruik toe en dus moeten centrales meer energie leveren. Stel dat dadelijk 10% van het stroomnet op zon draait en ineens de zon even weg is, waardoor er i.p.v 100% maar 50% wordt afgegeven. Je hebt dan een gigantische fluctuatie op het stroomnet, met als gevolg problemen.

Dit kun je mooi oplossen met gas turbines. In de Flevo centrale wordt dit tekort aangeleverd door een stevige gasturbine.

[calvinturbo]

Ze moeten eens opschieten met dat Kernfusie, lost alle problemen op. Maar tot die tijd (en zelfs daarna) ook deze natuurlijke energiebronnen

[Student1563424]

Precies, eindelijk eens iemand die ook aan de echte oplossing denkt!

Nog voor 40 jaar olie en 60 jaar kernsplijtstof... min of meer een feit.
Tegen die tijd oorlog? Klimaat naar de filistijnen?

Dus pomp zo veel mogelijk geld en genieën in die kernfusie ontwikkeling!

[Helixes]

Iedereen aan de electrische auto.

Kun je je eigen accu's opsouperen als de wind en zon het even niet doen

[wizzkizz]

Dus moet men hard werken aan buffercapaciteit voor groene stroom. Die buffer kan men dan afroepen als er even geen wind of zon is.

Daar is men afaik ook al aan bezig, met een zeekabel tussen Nederland en Noorwegen.

Overtollige stroom uit NL wordt dan in een stuwmeer in Noorwegen opgeslagen (water wordt omhoog gepompt geloof ik) en kan, indien noodzakelijk, weer teruggeleverd worden door de opgeslagen energie weer te converteren naar elektrische energie.

[AlexR]

Er was een paar jaar geleden een heel jong ventje wat super-rendabele zonnecellen had ontwikkeld... wat is daarmee gebeurd?

[Elmo_nl]

Zoals met zoveel milleu vriendelijke vondsten: patent opgekocht door grote bedrijven die eerst b.v. de olie nog even willen opmaken en daar geld voor vragen.

Kijk maar naar b.v. de heer Tesla. Die begin 1900 gratis energie kon opwekken en draadloos(!) verspreiden maar door J.P. Morgan aan de kant is gezet voor de $.
http://nl.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla

De waterstof motor die al lang en breed doorontwikkeld had kunnen zijn en nu op grote schaal in productie zou kunnen zijn.

Kan er nog wel een paar noemen maar dat wordt erg offtopic...

[BadRespawn]

Tesla's experimenten zijn niet geheim, zijn systeem van energieoverdracht heeft een rendement van één procent over enkele meters en neemt verder af met toenemende afstand:

Electricity Theater with Omega Recoil
http://fora.tv/2009/05/30...h_Omega_Recoil#chapter_02

[Elmo_nl]

Nee, die gasten hebben iets gebouwd waarvan ze zelf in het filmpje blijven aangeven dat het voor hen slecht te meten is en een rendement haalt van slechts1%. Ze zijn ook erg commercieel gericht.

Nikolai Tesla zelf wilde dit op zo'n grote schaal gebruiken dat hij met behulp van het magnetische veld om de aarde (dat is de schaal waar hij het over had) IEDEREEN overal gratis energie kon leveren. Kijk maar: http://www.youtube.com/watch?v=DaxD_4n3KMg

*edit, nog een (lange) maar interessante film: http://www.youtube.com/wa...WPht3fU-o&feature=related

[Reactie gewijzigd door Elmo_nl op 23 juli 2024 01:23]

[Verwijderd]

Sommige van zijn artikelen zijn wel degelijk geheim. Er zijn weet ik niet hoeveel mensen die door de jaren naar deze inbeslaggenomen documenten hebben gevraagd, zeker omdat het nu al zo lang geleden is.

Tesla claimde een nieuw natuurkundig principe te hebben ontdekt. Wat dit principe is, weet waarschijnlijk alleen de VS.

[Jan Van Akker]

Mijn excuses voor deze offtopic reactie, maar ik begin echt een fan van MIT te worden sinds ik dagelijk tweakers lees. Kan ik ergens "I love MIT" bumberstikkers kopen?

In de laatste alinea wordt trouwens gesproken over fotovoltaïsche cellen en hun rendement van 40%, klopt dit wel, dit is toch veel minder?

Alleszins een prachtige evolutie, hopelijk valt het prijskaartje ook nog mee.

[Reactie gewijzigd door Jan Van Akker op 23 juli 2024 01:23]

[RocketKoen]

Die 40% is dus van organische cellen.
de silicium soort gaat veel langer (tientallen jaren ipv tientallen uren) mee, maar haalt hooguit 20% rendament.

Dit is dus een oplossing voor de zeer beperkte levensduur van de veel efficientere organische cellen

[OddesE]

Ik vind die 40 procent niet zo indrukwekkend, want ook met 'gewone' cellen is dit al haalbaar (hoewel ook alleen nog in het lab, maar deze degraderen niet binnen een paar uur):

nieuws: Nieuwe zonnecel behaalt rendement van 40 procent

[Decipher666]

Maar er moet wel zelf oplosmiddel worden toegevoegd of word hiervoor ook een systeem met een pomp er aan gekoppeld? Want als je dit zelf 3x per week moet doen dan zullen mensen minder snel voor de organische variant gaan. Dit zou een goede toekomst kunnen hebben als ze inderdaad de kosten weten te reduceren en het rendement kunnen garanderen!

[Aham brahmasmi]

Maar er moet wel zelf oplosmiddel worden toegevoegd of word hiervoor ook een systeem met een pomp er aan gekoppeld?

Ik zie geen reden waarom dat niet geautomatiseerd zou kunnen worden.

[Soggney]

Voor de standaard cellen is het rendement idd net < 20%.
Omdat dit organische cellen zijn ligt hun rendement hoger. (De reden waarom, zal ofwel iemand uitleggen, ofwel zoekt u dit op )

[Reactie gewijzigd door Soggney op 23 juli 2024 01:23]

[Chicken]

Het rendement van organische cellen kan wel 40% zijn, maar ze kunnen het niet vasthouden vanwege de degradatie. In een lab voor een paar uur 40% halen is niet zo nuttig als dat al na 2,5 dag gereduceerd is tot 10%. Vandaar dat je veel meer silicium varianten ziet. Hun basis rendement is lager, maar ze degraderen veel minder.

_{Edit: typos}

[Reactie gewijzigd door Chicken op 23 juli 2024 01:23]

[Rob Coops]

Organische cellen worden normaal niet gebruikt voor zo ver ik weet juist omdat hun rendement zo snel inzakt tot een schamele 10% niet organische materialen kunnen op dit moment hogere rendementen behalen dan dat... Maar als de 40% vol gehouden kan worden door dat de organische materialen als het waren weer terug groeien na beschadiging door de zon dan kon dat nog wel eens een hele belangrijke doorbraak betekenen voor de zonnecel, in plaats van de 10 to 25% rendement die op dit moment gebruikelijk is zouden er dan cellen gemaakt kunnen worden die 40% of zelfs nog meer rendement op leveren en dan worden deze dingen nog eens echt interessant.

[Verwijderd]

@Jan van Akker
Normale fotovoltaïsche cellen hebben een lager rendement van 15 tot 20 %.
Maar hier werd gedoeld op de organische fotovoltaïsche cellen.
In het bericht wordt gesteld dat deze een hoger rendement zouden hebben.

@flupje
Windenergie heeft ook zijn nadelen, maar ook zeker voordelen.
Vooral de prijs is toch erg goed circa 6ct/kwh en het feit dat NL al geheel voorbereid
is op de inpassing ervan in het net. Dat wil zeggen dat in NL een groot aandeel van de elektriciteit wordt geproduceerd met gas.

Bijna alle huidige aanpassingen in het net hebben te maken met nieuwe kolencentrales.

[Verwijderd]

Dat een gascentrales sneller af te regelen is klopt inderdaad, maar telkens op en af regelen omdat de wind wegvalt en weer opkomt is ook niet goed voor het rendement van de gascentrale.
Het wegregelen van de windmolens kost extra gas en dat wordt niet meegerekend in de

De enige hernieuwbare energie waar Nederland echt geschikt voor is, isblauwe energie.
Helaas nog in ontwikkeling, dus niet produktie rijp.
Het heeft niet de nadelen van wind en zon.
Is beschikbaar wanneer nodig en kan gestopt worden wanneer nodig.

Zon is, in Nedeland, leuk voor op je dak. Zelf electriciteit produceren, maar denk niet de dat je er echt veel aan zult verdienen.

Wind is alleen beperkt toepasbaar.
Voor grootschalige biomassa toepassingen zijn we te klein.
We halen nu bomen uit Canada, die worden hier verzaagd, van het zaagsel worden pellets gemaakt. De pellets worden weer kapot gemaakt bij de centrale zodat het resulterende zaagsel verbrand kan worden.
En dan zeggen wij dat we zoveel ton minder kolen hebben gebruikt en dat geeft dan zoveel ton minder CO₂ uitstoot

[Verwijderd]

"Een raamwerk van koolstofnanobuisjes doet dienst als ondergrond en elektrodes. "

Een raamwerk van koolstofnanobuisjes als elektrodes? Koolstof is toch juist een zeer goede isolator?!

[Ercewee]

Dat is afhankelijk van de kristalstructuur.

Koolstof als diamand is zeer goede isolator
Koolstof als nanotube is een matige tot zeer goede geleider
Koolstof als grafiet is een goede geleider
Koolstof als grafeen is een zeer goede geleider

Diamand heeft namelijk geen vrije electronen die voor geleiding kunnen zorgen.

[Reactie gewijzigd door Ercewee op 23 juli 2024 01:23]

[Aham brahmasmi]

Diamand

[Verwijderd]

als ze dit proces nog verder doorontwikkelen kunnen we straks zonnecellen laten groeien.
ideaal voor toepassingen in de ruimte.
lange door zonne-energie aangedreven ruimtevaartuigen.

[Verwijderd]

Doordat de beschikbaarheid al eeuwig en 3 dagen zich in cycli van 24 uur voor doet, lijkt me dit perfect bruikbare techniek: voordat de zon terug op komt even de cellen regenereren en het rendement is weer hersteld voor de volgende dag. Mocht dit trukje zonder slijtage werken over een aantal jaar, is er zeker een toekomst voor organische zonnecellen.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 23 juli 2024 01:23]

[Helixes]

... dus het gaat hier om supermoleculaire herstructurering.

Volgens mij is het nog altijd zo dat (vooral UV-) licht zorgt voor moleculaire degeneratie. Als deze moleculen eenmaal verwoest zijn, dan zullen ze ook geen energieproductie meer kunnen doen. Men kan natuurlijk een deel van de componenten in de cel steeds verversen, maar dat is een beetje vals spelen naar mijn mening. Ook die fosfolipiden zijn trouwens onderhevig aan UV degeneratie...

Ik vind het trouwens wel jammer dat ze niet verklappen of ze een onverzadigde lipide (of een andere polymeer) gebruiken voor het vangen van het zonlicht, of toch eerder een metallische verbinding of zelfs een proteïne. Dat had namelijk wel veel verklapt over hoe dit systeem nou precies werkt...

[kluyze]

offtopic:
Ik weet niet waarom maar het eerste waar ik aan dacht was:
De nieuwe John De Bello film: Attack of the Killer Photovoltaic Cells

@Dark Angel 58, de film bestaat niet maar John De Bello had je toch kunnen vinden

[Reactie gewijzigd door kluyze op 23 juli 2024 01:23]

[Dark Angel 58]

grapje zeker?
ik kon de film niet op imdb.com vinden...

[tes_shavon]

ik ken twee films die gebaseerd zijn op een dergelijk 'zelf regenererend principe'

'De Lift' en 'Virtuosity'... beiden liepen niet echt goed af...


Daarnaast denk ik ook meteen aan een soort kanker waarbij de fotocellen ongecontroleerd gaan regenereren... en waarbij de ze complete planeet overnemen. We are doomed....

[Reactie gewijzigd door tes_shavon op 23 juli 2024 01:23]