Drielaagse zonnecel kan mogelijk efficiëntie van meer dan 50 procent halen

Onderzoekers van onder meer het California Institute of Technology hebben een multijunction-zonnecel ontwikkeld die op papier een efficiëntie van meer dan 50 procent zou moeten halen. Het huidige record staat op naam van Sharp met een efficiëntie van 43,5 procent.

Om tot deze hoge conversie-efficiëntie te komen, hebben de onderzoekers zich geconcentreerd op het afstemmen van de kristalstructuren van de drie afzonderlijke fotovoltaïsche lagen en de stroom die de drie lagen genereren. Deze twee eigenschappen zijn een belangrijke barrière gebleken in het verhogen van de efficiëntie van zonnecellen.

Het onderzoeksteam, samengesteld uit onderzoekers van het California Institute of Technology in Pasadena, de National Institute of Standards and Technology in Gaithersburg en het Boeing-Spectrolab in Sylmar, heeft de gestapelde zonnecel opgebouwd uit drie samengestelde halfgeleiderlagen van achtereenvolgens InAlAs, InGaAsP en InGaAs.

In simulaties wisten de onderzoekers met dit ontwerp zonnecel een efficiëntie te behalen van 51,8 procent, maar een prototype op basis van een InP-substraat haalde dat bij lange na nog niet. Het huidige efficiëntierecord voor multijunction-zonnecellen staat op naam van Sharp. Onderzoekers van dat bedrijf ontwierpen een zonnecel met een efficiëntie van 43,5 procent.

Reacties (32)

[IngamerX]

Zonder grappen een indrukwekkende bewerkstelliging.

Maar de grote vraag is: wegen de baten op tegen de kosten?

[Bartjuh]

@IngamerX

Multi-junction Gallium Arsenide worden al jaren gemaakt met hoge efficienties, en die zijn ook al jaren onbetaalbaar voor de gewone consument. Geen dak in NL met GaAs panelen, want ze zijn makkelijk 10-tallen keren tot 100 keer duurder dan gewone Si panelen. Dit soort panelen worden eigenlijk alleen toegepast in toepassingen zoals Satallieten en Mars rovers e.d. Waar ze het meest efficiente willen, ongeacht de kosten. Omdat elke gram extra de ruimte insturen of naar mars vele euro's kost, doorgaans meer dan de meerprijs van GaAs.

[Anoniem: 127330]

Multi-junction wordt ook gebruikt bij "concentrated photovoltaics" ( http://en.wikipedia.org/wiki/Concentrated_photovoltaics )
Daarvoor heb je veel minder cel oppervlakte nodig, dus is het niet zo erg als het duur is.
Nadeel is wel dat het geen diffuus licht kan concentreren, dus dat we er hier in NL geen baat bij hebben.

[Dooxed]

Volgens mij hebben de eerste paar posters het artikel (bijna) niet gelezen.
Het gaat hier om een computer SIMULATIE, geen gefabriceerde chip.
Dus in theorie is >50% rendement te halen, maar dat is geen nieuws (het was al bekend dat dit mogelijk was met multi-junction chips).

[memphis]

Bij ontwikkeling praat men niet over productie, na ontwikkeling zal men hoofden moeten gaan buigen of productie mogelijk is en tegen welke kostprijs maar gezien de markt heel breed is vanaf consument tot hitech ruimtevaart zal er altijd een klant te vinden zijn.

[Anoniem: 80466]

Leuk voor bijvoorbeeld cellen in de ruimtevaart maar we hebben in de praktijk vooral alternatieven nodig die geen producten als indium en gallium gebruiken maar juist hoogefficiente cellen van goedkopere materialen die goed zijn te gebruiken in massaproductie

.

[Reactie gewijzigd door Anoniem: 80466 op 22 juli 2024 17:20]

[Bartjuh]

Belangrijker is dat de totaalprijs per Wp zo laag mogelijk ligt, niet de efficientie zo hoog mogelijk. Met de huidige 14-15% module efficientie kunnen de meeste daken in NL al prima het gros van de jaarrrekening van elektriciteit voor zijn rekening nemen.

[Anoniem: 80466]

Met de huidige 14-15% module efficietie

Inmiddels 18% voor gemiddelde kwaliteit cellen en 20%+ voor de betere cellen

[Nox]

Is dat niet het verhaal van het dubbeltje en de eerste rang? Al zouden de huidige panelen minder gebruik maken van de beperkte materiaalsoorten maar meer werken op andere materialen dan zou het een stuk beter zijn. Efficiëntie komt later wel, de 20% van nu is al een redelijke vooruitgang voor de consument. De terugverdientijd is behoorlijk gedaalt. Stap voor stap werk je toe naar een 50% rendement voor een acceptabele prijs. Maar dat duurt nog jaren.

[South_Styler]

De percentages met efficientie voor zonne-energie stijgen de laatste tijd erg snel. Wat mij betreft een goede ontwikkeling. Alleen vraag ik me - net als Colvano, hAi en IngamerX af wat voor kosten dit met zich mee brengt.
Daarnaast blijkt het proto type nog niet zulke efficientie te halen, waardoor het allemaal nog theoretisch is. Ik vraag me wel af in hoeverre zonnepanelen in de winter een toegevoegde waarde hebben. De zon is dan minder warm en veel sneeuwbuien en dergelijke. Hoe efficient is zo'n zonnepaneel onder bewolkte omstandigheden? Nu, op dit moment gaat het om de efficientie van puur zon op zo'n paneel. We wonen niet in de Sahara, dus wij hebben hier niet die ideale omstandigheden. Ik ben dan - persoonlijk - ook meer geinteresseerd in de efficientie onder verschillende omstandigheden, maar alleen op z'n tijd.

[Marcx77]

@ South_Styler:

In de winter brengt een paneel zo'n 4 tot 5 keer zo weinig op als in de zomer. Bij bewolking is de opbrengst minimaal. Je zegt dat je er in geinteresseerd bent hoeveel een paneel bij verschillende omstandigheden opbrengt, maar volgens mij is het veel interessanter hoeveel een paneel gemiddeld opbrengt gedurende meerdere jaren. Dit bepaalt namelijk de terugverdientijd. Het interesseert mij geen bal als ik een keer een week bijna geen productie heb, als ik gemiddeld maar kan rekenen op een bepaalde opbrengst.

En laat dat nou het geval zijn. In Nederland kun je als vuistregel hanteren dat 1Wp (watt-piek; het gespecificeerde vermogen onder laboratoriumomstandigheden; d.w.z.: uitgaande van het spectrum van zonlicht (AM1.5), 1000 W/m2, 25 graden celcius) aan vermogen per jaar zo'n 0,8 tot 0,85 kWh oplevert. Het zal het ene jaar iets meer en het andere jaar iets minder zijn, maar over meerdere jaren is dit een redelijk betrouwbare regel.

Overigens stijgen de efficienties voor commercieel verkrijgbare en interessante panelen al jaren heel weinig hoor. Multikristallijne cellen, waarop het merendeel van de panelen op onze daken gebaseerd zijn, hebben hun laatste recordefficientie behaald in 2004. De winst van de laatste jaren zit hem dan ook in de enorme prijsdalingen als gevolg van het opschalen en verbeteren van de productietechnieken (en gigantische subsidies van de Chinese overheid). Het zijn vooral de nieuwe technieken (multi-junction, thin-film) waar nog vooruitgang w.b. efficientie wordt geboekt.

[Reactie gewijzigd door Marcx77 op 22 juli 2024 17:20]

[cyberstalker]

Ik heb altijd begrepen dat zonnepanelen het juist goed doen in een koude lucht. Sneeuw wil je natuurlijk niet op je panelen hebben, maar het aantal dagen dat wij gemiddeld per winter sneeuw hebben liggen kun je volgens mij op één hand tellen.

Het rendement is in de winter dus lang niet slecht.

[cadsite]

Inderdaad, wij hebben vaak een goede opbrengst per uur tijdens de winter, alleen jammer dat de dagen dan zo kort zijn.
Trouwens,enkele cm sneeuw houdt niet zoveel tegen hoor, er is dan nog altijd produktie.

[Anoniem: 428562]

Keer op keer presenteren onderzoekers indrukwekkende rendementen van zonnecellen.

In de praktijk is het rendement van zonnepanelen echter de afgelopen jaren niet noemenswaardig gestegen. Het rendement van hun onderzoeken is derhalve beschamend laag.

[Reactie gewijzigd door Anoniem: 428562 op 22 juli 2024 17:20]

[blorf]

Zonnepanelen die in staat zijn te concurreren met de energieprijzen: reken er maar niet op. Mogelijk gaan we straks belasting betalen per vierkante meter zonnepaneel en/of accijns op energie, of nog erger: een verbod op het particulier installeren en bezitten van zonnepanelen.
Ik vond dat verhaal over die brandgevaarlijke zonnepanelen al enigzins verdacht. Het zou me niets verbazen dat straks alles onmogelijk gemaakt wordt met een berg (schijn)veiligheidseisen en de boel in handen blijft van een paar energiebedrijven.

[redtails]

Jouw commentaar is gewoon een slechte hellend vlak retoriek..

Als plotseling een groot gedeelte van de belasting op energie wegvalt, omdat de bevolking in staat is om massaal hele goedkope panelen aan te schaffen, dan is dat inderdaad een reden om ergens meer belasting te gaan vragen. De uitgaven van de staat moeten hoe dan ook gefinancierd worden door de bevolking. Dit zie je trouwens heel vaak; men ziet niet in dat je bij een bepaald soort belasting niet betaalt waar de belasting voor staat. Nederlandse politici zijn slim genoeg om die belasting niet te gaan innen bij de eigenaren van zonnepanelen. Ik zie de belasting op benzine nog eerder stijgen dan de belasting op groene energie.

[Anoniem: 428562]

Een rendement van 50% voor zonnecellen zou de wereld op zijn kop zetten en enorme gevolgen voor de wereldeconomie hebben. Je hebt echter gelijk dat overheden nooit toe zullen staan dat particulieren een hoog rendement op hun gekochte panelen hebben.

[dammerlaan]

Daarvoor bestaan instanties als een NVWA, KEMA, TNO, TüV, CE etc etc.

Denk je nu werkelijk dat het ene model zonnepaneel met een ontwerp of productiefout deze enorme potentiële markt de nek om kan draaien?

Dan hadden er nu ook al geen huishoudelijke apparaten meer bestaan namelijk, want een veelvuldig voorkomende brandoorzaak zijn bijvoorbeeld de wasdrogers (pluisvorming) en televisietoestellen (opwarming van stofophoping tijdens langdurige standby maar ook tijdens gebruik, alleen is men er dan als de kippen bij)

[redtails]

Ik ben nog steeds aan het wachten op een internationale waarborg test. Het idee achter instanties zoals CE, FC, Kema-keurmerk enz is wel goed enzo, maar er wordt zo belachelijk veel gefraudeerd met deze keurmerken dat ik ze eigenlijk niet geloof.

Veel mensen denken zelfs dat "CE" staat voor "China Export", ipv Conformité Européenne. Op de duane kunnen ze echt niet effe 1-2-3 checken of een keurmerk echt is, dus de nep-producten stromen Europa en de VS binnen als een rivier in een zee.

Ik wil niet eens weten hoeveel "nep" aparaten er in een gemiddeld huishouden staan. Het zullen voornamijk opladers van GSM's zijn. Al die aparaten zijn dus een risico op huisbrand..

[Anoniem: 80466]

In de praktijk is het rendement van zonnepanelen echter de afgelopen jaren niet noemenswaardig gestegen.

In de praktijk zijn standaard kwaliteit zonnevcellen voor energieopweeking in de laatste 10 jaar van 14% naar 18% efficientie gegaan.
Dat is best noemenswaardig

[redtails]

Dit is natuurlijk niet interessant voor particulieren.. Liever de laagste prijs per kW, dan het hoogste rendement. Een hoog rendement is alleen interessant voor applicaties waar de hoeveelheid oppervlak een beperkende factor is. Denk maar aan satellieten; de kracht waarmee deze kunnen uitzenden wordt gelimiteerd door het vermogen dat ze bij zich kunnen dragen in accu's, die uiteraard worden opgeladen door zonnepanelen met een maximaal gewicht en dus een maximaal oppervlak.

[Anoniem: 315909]

Waarom denkt iedereen hier enkel aan de particuliere thuis installaties? Voor een zonne centrale kan dit wel nuttig zijn en kan dit onrechtstreeks ook nuttig zijn voor de "particulier"

[Gammro]

Tuurlijk, dit soort panelen zullen de 1e jaren onbetaalbaar zijn voor de particulier. Maar dit soort ontwikkelingen dragen gelukkig ook bij aan de ontwikkeling voor consumer grade zonnecellen.

De 1e fotovoltaische cel komt bijvoorbeeld al uit 1839(!), en pas nu zijn ze zo ver ontwikkeld dat de gewone mens er wat aan heeft. Dus hoewel het niet direct relevant is voor 99% van de wereldbevolking, maakt het wel deel uit van waar wij in de toekomst heengaan.

[Zapi]

Alhoewel dit nog prototypes zijn en onder laboratoriumcondities getest, zijn dit toch goede ontwikkelingen.
Beter zou nog zijn dat het leidt tot lagere prijzen dmv goedkopere fabricagetechnieken of een verhoogde effcientie van de nu veelverkochte panelen. Dit soort topmodellen, indien in productie genomen, zullen waarschijnlijk toch wel enigszins buiten het bereik van de modale portemonnee vallen. De terugverdiencapaciteit is immers voor veel mensen een belangrijke factor.

Ik ben in ieder geval wel van plan zonnepanelen te gaan gebruiken, of ik ze nou snel zou terugverdienen of niet; het heeft voor mij ook met het idee dat ik in meer of minder mate zelfvoorzienend zou kunnen worden te maken.

[colvano]

Doet mij een beetje denken aan de camera die HTC nu in de HTC One stopt, of is dit in geen enkel opzicht te vergelijken? Ik doel op de gedacht achter de techniek niet op de bruikbaarheid..

50% zou wel een gigantisch percentage zijn als het betaalbaar gemaakt kan worden.

[Reactie gewijzigd door colvano op 22 juli 2024 17:20]

[Lordsauron]

Ha, het is een beetje schandalig maar het eerste wat ik dacht toen ik las 50% efficientie was het nieuws van laatst. https://connect.innovateu...FC1F2092116E7.c6e65d2a570

[Anoniem: 284785]

In dat artikel staat: "By clever light management, Harry Atwater, applied physicist at California Institute of Technology, and his colleague Albert Polman of the FOM Institute for Atomic and Molecular Physics in Amsterdam say efficiencies as high as 70 percent should be achieveable".

Ontopic:
Dit zullen we de komende tijd wel vaker gaan tegenkomen: steeds hogere efficiency percentages als marketinginstrument om panelen aan de man te brengen, ook al gaat het in dit artikel om een simulatie. Een soort Megapixel race dus.

Bij een kosten/baten analyse is het beter om te kijken naar het investeringsbedrag voor de panelen inclusief onderhoud- en vervangingskosten, de levensduur, het aantal zonuren en je eigen energieverbruik versus de regels van je energieleverancier over hoeveel je maximaal kan teruggeven aan het energienet en wat je hier per kWh voor krijgt. Vooral dat laatste kan nog weleens tegenvallen. Zie hier een voorbeeld: http://www.eon.nl/thuis/s...eit-terugleveren-regeling.

[Reactie gewijzigd door Anoniem: 284785 op 22 juli 2024 17:20]

[Bunzz]

Gemiddeld straatl de zon ongeveer 1 kw/m2 uit.
Wanneer het rendement op 50% wordt gesteld , betekend het dat er 500 watt per m2 gerealiseerd kan worden. en dat is een hoop, zeker als je uitgaat van een gemiddeldde opervlakte van 10M2.
Betekend dus 5kw..Tja, je weet dan zeker dat je uiteindelijk elektriciteit gaat leveren aan het grid...
http://www.energie-technologie.nl/zonne-energie.html

[redtails]

Mooie hoeveelheid energie is dat , zeker de moeite waard voor satellieten!

[emilionl]

Als de efficientie op termijn ook voor particulieren mogelijk is wordt energie weer goedkoop.
Zeker in combinatie met de vw xl1 die 1:100 kan halen.

Blijft er nog maar een tekort over en dat is voedsel.
mijn geld gaat naar de grondstoffen.