Materiaal kan zowel voor zonnepanelen als lasers worden gebruikt

Wetenschappers hebben ontdekt dat het materiaal perovskiet interessante eigenschappen bevat voor het maken van zowel zonnepanelen als lasers. Het materiaal kan goed licht absorberen, maar is ook in staat om dit vervolgens weer uit te zenden.

Volgens wetenschappers van de universiteit in Cambridge is perovskiet, een materiaal dat bestaat uit een mix van calcium en titaniumoxide, geschikt voor het bouwen van lasers. Deze ontdekking volgt nadat er enige tijd geleden al is begonnen met het experimenteren met perovskiet-zonnepanelen. Na twee jaar onderzoek zou de efficiëntie van perovskiet-zonnepanelen al op 17 procent liggen, waarmee de ontwikkeling sneller gaat dan destijds met conventionele zonnepanelen op basis van silicium. De verwachting is dat perovskiet-zonnepanelen op korte termijn efficiënter worden dan commercieel verkrijgbare panelen.

De onderzoekers in Cambridge hebben ontdekt dat perovskiet naast absorberen ook goed is in het uitzenden van licht. In hun experimenten ontdekten zij dat 70 procent van het geabsorbeerde licht weer uitgezonden wordt. Volgens de wetenschappers is het opmerkelijk dat een dergelijk hoge efficiëntie wordt gevonden in een goedkoop te produceren materiaal.

Het was al bekend dat perovskiet op termijn ingezet zou kunnen worden voor zeer efficiënte en tevens goedkope zonnepanelen. De ontdekking dat het materiaal ook geschikt is voor het bouwen van goedkope lasers zal waarschijnlijk zorgen voor extra interesse van wetenschappers en het ontwikkelen van meer praktische toepassingen.

Reacties (55)

[TRG]

Wellicht ook interessant om te vermelden dat met perovskiet extreem dunne zonnepanelen gemaakt kunnen worden, dus ook zeer goedkoop (weinig materiaal, en de grondstoffen die je nodig hebt om perovskiet te maken zijn niet zeldzaam en dus goedkoop) en zeer licht en flexibel (ook niet onhandig).

Groot nadeel is dat bij de huidige perovskiet samenstelling voor zonnecellen er ook lood gebruikt wordt, en zoals iedereen wel weet is het gebruik van lood dan weer wat minder handig als het aankomt op milieu aspecten. Krijgen de wetenschappers echter lood vervangen door een ander materiaal zonder de gunstige eigenschappen van perovskiet te verliezen, dan wordt dit wellicht een gigantische doorbraak (zelfs met lood als bestanddeel heeft het deze potentie al!). Een ander nadeel is dat perovskiet luchtdicht verpakt moet worden omdat het anders reageert met lucht.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja411014k

[Reactie gewijzigd door TRG op 27 juli 2024 10:01]

[3dfx]

Groot nadeel is dat bij de huidige perovskiet samenstelling voor zonnecellen er ook lood gebruikt wordt, en zoals iedereen wel weet is het gebruik van lood dan weer wat minder handig als het aankomt op milieu aspecten.

Dat interesseert bijna niemand (als in: doorsnee-consument & fabrikant) als er geld mee bespaard cq. verdiend kan worden...
Kijk maar naar hoe men spaarlampen promoot: zogenaamd goed voor het milieu omdat ze minder stroom verbruiken. Gloeilampen are evil!!1111

Echter zit er wel kwik in de meeste versies, een stofje dat juist erg schadelijk is voor mens en milieu.
Een kapotte lamp is officeel klein chemisch afval (en dient naar de milieustraat van de gemeente gebracht te worden), en bij het opruimen van een kapot gevallen exemplaar moet je goed oppassen.

Dus ik gok dat men alleen lood gaat vervangen door iets anders als dat niet teveel extra kosten met zich meebrengt.

[Silmarunya]

1) Er is een Europees verbod op nieuwe loodhoudende producten, dus zo'n paneel is een nonstarter. Bij kwik zijn de regels iets minder streng omdat er helaas nog veel toepassingen zijn waar kwik geen alternatief heeft.

2) De kwik is vlot recycleerbaar; zonnepanelen zijn dat iets moeilijker omwille van hun grotere complexiteit.

3) Spaarlampen verminderen de uitstoot van kwik, zelfs als je ze niet zou recycleren. Een flink deel van onze stroom wordt immers via steenkool geproduceerd, en bij de ontginning en verbranding van steenkool komen schokkende hoeveelheden kwik vrij. Minder stroom betekent dus minder kwikvervuiling.

[QQ2]

Klopt helemaal maar dat laat ook het duivelse Dillema van deze zonnepanelen zien.
Lood is niet goed maar het verbranden van steenkool, bruinkool, olie en gas heeft ook grote nadelen. Bij de productie en winnen van de huidige zonnepanelen komt ook een hoop rommel vrij.

Is het netto beter om deze zonnen panelen, met een minuscule hoeveelheid lood te gebruiken dan door te gaan met de huidige panelen. En maakt het regelgevingstechnisch uit?

Er zit veel variatie in maar de huidige zonnepanelen halen gemiddeld een rendement van 15% en hebben een terugverdien tijd van 10 jaar.
Als deze een rendement van 20% zouden halen betekend dat dat er een 25% minder panelen gefabriceerd moeten worden en ze binnen 7,5 jaar worden terugverdiend. Is de reductie in paneel productie (of extra gereduceerde vuile uitstoot) en de extra plaatsing van zonnen panelen het beetje extra lood waard (en mag het dan wel van de regels)

(waarschijnlijk respectievelijk ja dat is het en nee dat mag toch niet. Laten we hopen dat het snel lukt om het lood te vervangen)

[Silmarunya]

Het probleem is een beetje dat de loodhoudende panelen overbodig zijn. Ze halen een hogere efficiëntie, maar dat is niet zo enorm belangrijk.

Er zijn letterlijk tientallen technieken bekend die hogere rendementen halen dan de huidige panelen en toch blijven de huidige aardig opkomen. Waarom? Omdat ze goedkoop en relatief proper zijn om te maken. En aangezien er plaats genoeg is om panelen neer te poten, is prijs per watt belangrijker dan watt per vierkante meter.

Er is meer nodig dan een beperkt rendementsvoordeel om een technologie zinvol te maken als daardoor alle productieprocessen moeten hervormd worden en grote R&D-kosten moeten worden gedaan.

Enkel een echt revolutionaire sprong vooruit zou zinvol zijn.

[Reactie gewijzigd door Silmarunya op 27 juli 2024 10:01]

[Verwijderd]

Het lijkt mij dat Watt per vierkante meter ook bepaalt wat de prijs per Watt is. Als je twee keer zoveel panelen moet maken om hetzelfde te bereiken, zal dat waarschijnlijk duurder zijn.

Ik betwijfel of er in Nederland wel plaats genoeg is om die panelen te plaatsen als er met lager rendementspanelen wordt gewerkt. Nederland is erg volgebouwd en het zou me niets verbazen dat als jij zonnepanelen in je tuin zou willen plaatsen omdat op het dak niet voldoende geplaatst kan worden, dat er ingewikkelde wetgeving is die het niet zondermeer toelaat. Los gezien van het feit dat buren kunnen klagen over dat het lelijk is. Ja ja zo´n land is Nederland wel.

Ik kan me voorstellen dat als men gerecycled lood gebruikt (als dat mogelijk is) en zo voorkomt dat er meer lood in het milieu terecht komt (en door gebruik eigenlijk weg gaat uit het milieu voor een jaar of 30) dat dit helemaal geen probleem zou moeten zijn.

[Silmarunya]

Uiteraard is er een relatie tussen oppervlakte en kost, maar absoluut geen lineaire. Een beperkte daling in de benodigde oppervlakte zoals de loodhoudende panelen waar men hier over spreekt zullen waarschijnlijk niet opwegen tegen de R&D-kosten, het retoolen van de fabrieken, het hertrainen van onderhoudsploegen en dergelijke meer.

Panelen met huidige rendementen zijn al in staat om met enkel de dakoppervlakte van een gemiddelde woning een heel groot deel van de stroom van een huishouden te voorzien. En zelfs veel industriële bedrijven kunnen met enkel daken hun eigen verbruik dekken. Wat betreft stroomopwekking zijn de huidige rendementen dus goed genoeg.

Lood in de panelen hoeft inderdaad absoluut geen probleem te zijn, maar een volledige cradle-to-grave containmentstrategie zal natuurlijk de kosten van dergelijke panelen verhogen.

[Grrrrrene]

Helemaal mee eens, maar wel met de kanttekening dat er meer toepassingen voor zonnecellen zijn dan het opwekken van stroom thuis op je dak. Panelen op plekken waar oppervlak wel beperkt is. Een hoog-rendement paneel op een elektrische / hybride auto kan de accu's bijladen tijdens je werkdag, zodat je 's avonds thuis wat minder hoeft bij te laden cq. onderweg wat meer "boost" van de elektromotor kunt krijgen, wat weer brandstofverbruik scheelt. Of denk aan laptops met panelen aan de achterkant van het scherm, zodat de accu langer meegaat of misschien wel bijlaadt tijdens gebruik.

Als er echt hoge rendement cellen op de markt komen, ontstaan er nieuwe toepassingsgebieden waar de huidige generatie cellen niet geschikt voor zijn

[MSalters]

Zonnepanelen op auto's zijn een no-go, ze leveren nauwelijks genoeg energie op om meegesleept te worden. Waarom hebben dieren geen chlorofyl? 1 miljard jaar evolutie maakt wel duidelijk dat zonlicht niet voldoende energie bevat voor mobiliteit.

[A4-tje]

@ QQ2;
je loopt een klein beetje achter in het zonnepanelen land
ondertussen zijn er al panelen met een rendement van 21%, dus dat gaat al hard de goede kant op.
de terugverdientijd ligt gemiddeld al tussen de 6,5 en 8 jaar. natuurlijk afhankelijk van hoeveel je er laat plaatsen maar met een minimum van 5 haal je meestal al max 7,5 jaar ex BTW).
ook deze ontwikkeling juich ik toe, de nadelen (lood) wegen meestal niet op tegen de voordelen (minder delfstoffen nodig van alles wat electra produceert).

[klonic]

Volgens mij wordt dat juist minder en minder gebruikt (kwik) Daarnaast zit de kwik (samen met alle andere gassen) opgesloten in de lamp. Zolang je hem heel laat is er niets aan de hand. Je eigen link toont dat er meer kwik wordt uitgestoten bij het gebruik van een gloeilamp door de extra energie die nodig is als deze opgewekt wordt door een kolencentrale.

Het menselijk lichaam bestaat voor ongeveer 0,000019% uit kwik, als er 4 mg vrij komt door een kapotte lamp (dat komt vrij als gas, niet als vloeistof), dan krijg je misschien 1% daarvan binnen. dat is 0,00004%. Dat is dus het dubbele van wat je sowieso in je hebt. Gezien het feit dat een mens van 2 meter een longinhoud van 7 liter heeft en er per ademhaling maar 0,5 liter wordt ingeademd waarbij de meeste lucht de longen niet eens bereikt is die 1% gigantisch veel. Je hoeft je je echt geen zorgen te maken over een kapotgevallen spaarlamp.

Wat betreft dat lood in de zonnepanelen: Verder is er niets gevaarlijks aan lood het is een vaste stof waar je prima een keer aan kan likken: vroeger waren waterleidingen van lood en voor volwassenen is dat ook gewoon veilig, voor kinderen is dat niet helemaal zo. Omdat je liever geen grote loden platen in je grond wil hebben (ze kunnen dan simpelweg oplossen) zou je flink statiegeld over zonnepanelen kunnen heffen zodat je zeker weet dat ze terugkomen als ze kapot zijn.

[antiekeradio]

de kwik in een spaarlamp komt alleen volledig in gasvorm vrij als de lamp al een tijdje aan stond bij het breken. Als de lamp koud is, zit een groot deel van het aanwezige kwik in minuscule druppeltjes binnenin het glas van de buis. m.a.w. het gevaar is nog kleiner. Wel is het voor het milieu en je gezondheid beter om helemaal géén kwik te laten vrijkomen; dus kapotte/versleten spaarlampen altijd bij het KCA doen.

[GewoonWatSpulle]

Offtopic: Hij zegt ook als het aankomt op milieu aspecten, realiteit is (de meeste) mensen willen wel aan het milieu 'denken' maar dan moet dat denken wel voor ze gedaan worden/zijn.

Voor het milieu, fair trade etc. zijn de meeste mensen niet bereid zomaar meer te betalen en daarom moet zo iets gewoon afgedwongen worden. Iets leveren aan een Europees land? prima regel je zaakjes maar in die Aziatische fabriek van je (kan evengoed eigendom zijn van een Europees danwel Aziatisch bedrijf zijn)

* GewoonWatSpulle moet ineens weer denken aan vroeger toen had je zo'n spelletje 'Thuis in het milieu', netjes afval scheiden, trui aan ipv. verwarming omhoog etc.

[Reactie gewijzigd door GewoonWatSpulle op 27 juli 2024 10:01]

[Blokmeister]

Perovskiet is niet een bepaald materiaal maar een klasse van materialen. Calciumtitanaat is een perovskiet, maar Strontiumtitanaat of Rubidiumaluminaat ook.

[Silmarunya]

In de volksmond worden ook cement, beton, hout, vezels etc materialen genoemd. Als we altijd over materiaalklasses moeten spreken gaan heel wat artikels minder vlot lezen

Bij Perovskiet hebben alle leden van de groep tenminste nog gelijkaardige chemische en fysische eigenschappen. Dat kun je bij hout of beton niet zeggen.

[Reactie gewijzigd door Silmarunya op 27 juli 2024 10:01]

[Blokmeister]

Dat is nou ook niet helemaal waar. Strontiumtitanaat is bijvoorbeeld een geweldig ferroëlectrisch diëlectricum terwijl Strontiumruthanaat een supergeleider is. De enige overeenkomst bij perovskieten is dat er altijd zuurstof in zit.

Elke vorm van hout heeft ook ongeveer gelijkwaardige chemische eigenschappen, het brandt bijvoorbeeld allemaal bij ongeveer dezelfde vlamtemperatuur. Verder bestaat elk hout ongeveer uit dezelfde elementen. Ik weet niet zeker of dat ook zo geldt voor beton, maar volgens mij wel.

[Silmarunya]

Absoluut niet, hout heeft ongelofelijk diverse eigenschappen.

Qua dichtheid varieert het van lichter dan de meeste courante plastics (balsahout, veel gebruikt in windturbines en vroeger in vliegtuigonderdelen) tot zwaarder dan ijzer (de ijzerhoutboom). Sommige houdsoorten kunnen duw- en trekkrachten die aardig in de buurt van beton komen aan. Andere breken bij het minste. Sommige houtsoorten zijn erg brandbaar (denk aan naaldbomen die propvol harsen zitten), andere amper (door een hoge dichtheid, hoog vochtgehalte en hoog ligninegehalte). Etc.

Dat ze allemaal een gelijkaardige samenstelling hebben is bijzonder kort door de bocht. Er is een enorme variatie in het gehalte aan lignine en belangrijker aan de aanwezigheid van sporenelementen.

Bij beton is er een enorme variatie aan sterkte, dichtheid, prijs, snelheid van uitharden etc afhankelijk van de samenstelling en manier van gieten.

[Blokmeister]

Ben ik het mee eens, maar ik ga ervan uit dat al het hout voornamelijk uit bijna dezelfde verhoudingen zuurstof, koolstof, stikstof en waterstof bestaat. Hetzelfde voor beton met calcium, silicium, zuurstof en waterstof.

Het lijkt me sterk dat je een multiferroïsche vorm van hout of beton vindt, of beton of hout dat supergeleidend is, enzovoort. Maar nu ben ik in een discussie aan het gaan in wat diverser is, perovskieten of hout. Ik heb te weinig verstand van hout om hier een definitief oordeel over te vellen.

[Silmarunya]

Niet per se. Het koolstofgehalte is relatief constant, aangezien de overgrote massa van hout bestaat uit ketens van zesringen met diverse substituenten. Maar het gehalte aan stikstof is extreem divers en ook het zuurstofgehalte ligt flink hoger in hout met veel lignine dan in hout met veel cellulose. Ook het gehalte aan fosfor en zwavel is variabel.

Beton kan behoorlijk wat fosfaatverbindingen bevatten en ook de andere ingredienten kunnen in verschillende concentraties voorkomen, maar daar ben ik absoluut geen expert in (planten zijn mijn vakgebied).

Perovskiet heeft toch een aantal universele eigenschappen? Ik meen me te herinneren dat het breukpatroon, de 'streak' en de kristalvorm universeel zijn, net als het hoofdbestaandeel CaTiO3 en het ontbreken van magnetische of radioactieve eigenschappen. Dat zijn toch zo'n beetje de eerste dingen waar een geoloog naar kijkt.

Uiteraard kunnen ze dan wel sterk verschillen in geleidbaarheid en dergelijke, daar spreek ik me niet over uit. Ik wou gewoon het punt maken dat als je elk gebruik van 'materiaal' ipv 'materiaalklasse' gaat aanklagen je elke dag lezersbrieven naar elke krant zult mogen schrijven.

[Blokmeister]

Calciumtitanaat waar jij het over hebt is een perovskiet. Dat is ook zo bij strontiumruthanaat of lanthaniumaluminaat. Het ene materiaal kan ferromagnetisch zijn, het andere ferroëlectrisch. De ene een goed diëlectricum, de ander een supergeleider. De enige overeenkomst is de perovskietstructuur, namelijk de kristalstructuur en volgens mij de hoeveelheid zuurstof. Als jij het hebt over perovskiet, weet ik niet of jij lanthaniumaluminaat of bijvoorbeeld calciumtitanaat bedoelt.

edit: ik lees net wikipedia. Let niet op mijn onware beweringen:
http://en.wikipedia.org/wiki/Perovskite

[Silmarunya]

Wat jij beschrijft is de Pervoskiet-structuur (een klasse van mineralen met gelijkaardige kristalstructuur aan Perovskiet): https://en.wikipedia.org/wiki/Perovskite_%28structure%

Perovskiet is dus, om het simpel te houden, een materiaal en de algemene naam voor een klasse van materialen. Zowel artikel als jij zijn dus juist

[Blokmeister]

Ik verwarde dus blijkbaar perovskietstructuur met perovskiet. Ik heb een klein project gedaan over strontiumtitanaat en strontiumruthanaat. Deze werden toen perovskieten genoemd. Vandaar. Verder wordt er veel onderzoek naar dit soort materialen gedaan.

[Aardwolf]

Je zou toch bijna zeggen dat recent gestarte PV ondernemers zich misschien wel genaaid voelen met dit artikel c.q. nieuwe materiaal. Maar zoals ik dit lees is het materiaal nog volop in ontwikkeling en zal het waarschijnlijk nog wel even duren voordat het überhaupt massaal op de markt te vinden is.

Uiteindelijk altijd goed dat er betere materialen beschikbaar komen die voor iedereen betaalbaar en daardoor aantrekkelijk kunnen zijn. Tegen die tijd hebben huidige PV eigenaren waarschijnlijk al een groot deel of de hele installatie terugverdient, dus maakt het ook weinig uit wat er dan weer op de markt te vinden is...

Ben ook benieuwd wat de wetenschappers van Harvard University ons nog weten te brengen met hun CEP2 project. Vooral omdat zij natuurlijk een veel grotere materialen studie doen naar potentiële verbindingen van diverse moleculen.

[Tonko Boekhoud]

Nieuws over dit soort technologische ontwikkelingen komt wel vaker vele jaren voordat er ook maar iets productierijp is. Het kan best zijn dat er behoefte is aan geld voor verder onderzoek, en dat met een bericht als deze wordt geprobeerd investeerders over de streep te trekken.
De PV ondernemers hoeven zich daarom niet druk te maken, tegen de tijd dat deze ontwikkelingen productierijp zijn, hebben ze hun huidige al wel afgeschreven..

[Tonko Boekhoud]

De term 'materiaal' voor Perovskiet is misschien een beetje verwarrend. Het is een mineraal dat 'in het wild' voorkomt

[Jaco69]

"Het is een mineraal dat 'in het wild' voorkomt "

Ja.
En wat niet?

[Reactie gewijzigd door Jaco69 op 27 juli 2024 10:01]

[Tonko Boekhoud]

Steenwol

[qazwsx]

plutonium

[Ron]

dit materiaal plus de zogenaamde layered zonnepanelen zouden een gigantishe stap vooruit kunnen zijn.

[Verwijderd]

Verbaasd me niets dat dit kan, een LED kun je als indicatie lampje gebruiken maar ook als fotodiode.

https://www.youtube.com/watch?v=AH_IogeBJdM

[beascob]

Een groot probleem lijkt mij juist dat wat TRG meldt: perovskiet dient "luchtdicht" verpakt te worden.
plasticfolie is daar geen goede optie voor wegens snelle veroudering (imo dus ook poreus worden) pal in de zon. Dus verglaasde panelen?
In de laatste zin van dit MIT techview, wordt gemeld dat de levensduur nog slecht is.
Voor mij telt ook dat dit een mineraal of anorganische verbinding is die op potentiaal verschillen zelf een verandering zullen geven ( vergelijkbaar met afbraak / veroudering).

[Reactie gewijzigd door beascob op 27 juli 2024 10:01]

[Kalief]

Goed nieuws. Als de aliens ons aanvallen absorberen die panelen hun stralingswapens terwijl wij er nog eens mee kunnen terugschieten ook!

[Verwijderd]

LOL

[Verwijderd]

Het is zo jammer dat dit soort posts vroeger +3 pakten en nu een 0.

[S-Cript]

Omdat je via de app geen +-jes kan uitdelen
Maar die van mij krijgt ie +

[[Remmes]]

Jammer? Het is maar goed dat dit soort posts geen +3 meer krijgt.

[Kurgan]

Klinkt interessant. Ik kan me in elk geval al één vreedzame toepassing bedenken: zet overal van deze panelen neer en je kunt ze overdag als zonnepaneel gebruiken en 's nachts als straatverlichting. Er staat niets in het artikel over de golflengte waarop perovskiet uitzendt maar daar is eventueel met fosforcoatings (zoals in "witte" LED's) wel een mouw aan te passen. Ben benieuwd wat we in de toekomst nog van dit materiaal gaan horen.

[rud]

Zonnepanelen richt je op de zon. Naar boven.

Straatverlichting wil je juist naar de straat, naar beneden gericht zien. De laatste jaren proberen we lichtvervuiling te verminderen.

Combineren lijkt me daarom erg lastig.

[thegve]

In het plaatje word duidelijk getoond dat de uitgaande lichtbundel een andere richting heeft dan de inkomende lichtbundel. Lijkt mij niet zo'n probleem dus.

[Kurgan]

Het is simpel zat, kwestie van een roterende reflector. Overdag zit de reflector onder het paneel zodat het van beide kanten wordt aangestraald, 's nachts wordt de reflector boven het paneel gedraaid zodat het licht naar beneden straalt. En dan heb je een lantaarnpaal die zelfvoorzienend is. Geen ingewikkelde systemen om de zon te volgen, twee posities is voldoende. En dan natuurlijk wel de reflector groot genoeg maken zodat hij een full-cutoff hood vormt anders ben je alsnog nutteloos licht naar boven aan het stralen.

[Verwijderd]

Tja, dan heb je een revolutionaire ontwikkeling nodig: KANTELEN!

[rud]

Niet revolutionair. Bestaat al heel lang, zonnepanelen die de zon volgen. Dat is nooit echt een succes geworden behalve in grote zonnefarms waar alles naast elkaar en op de grond staat.

Het geheel staat veel bloot aan flinke krachten en dat maakt het of heel duur of heel onbetrouwbaar.

[Verwijderd]

Ligt eraan hoe je het mechanisch oplost. Een brug heeft ook maar een kleine motor vanwege het contragewicht.

[Silmarunya]

Maar hoe sterk of zwak je de motor ook maakt, bewegende onderdelen zullen altijd de levensduur van een elektrisch systeem verkorten. En uiteraard de kosten sterk verhogen.

[[Remmes]]

Waarom "materiaal" , waarom niet gewoon "perovskiet" ???

[Aham brahmasmi]

Hierom: Blokmeister in 'nieuws: Materiaal kan zowel voor zonnepanelen als lasers worden gebruikt'