Chinese onderzoekers bouwen 's werelds meest efficiënte zonnecel en dit is hoe

Onderzoekers van het Chinese LONGi hebben een zonnecel gemaakt die 27,81 procent van het invallende zonlicht omzet in elektriciteit. Dat is een nieuw wereldrecord voor zonnecellen gemaakt van silicium. Hoe hebben zij dit voor elkaar gekregen?

Zonnecellen verliezen altijd een deel van de energie die ze opvangen. Dat komt omdat elektronen die door zonlicht worden losgeslagen, soms de weg terugvinden naar hun oorspronkelijke plek voordat ze nuttige stroom kunnen leveren. Dat heet recombinatie en het is de grote vijand van elke ontwikkelaar van zonnecellen.

Het team van LONGi beschrijft in een studie in vakblad Nature hoe het dit probleem op meerdere fronten tegelijk heeft aangepakt. Hun geheime wapen is een hybride-ontwerp waarbij alle elektrische aansluitingen aan de achterkant van de cel zitten. Hierdoor kan de voorkant (de kant die het licht opvangt) volledig worden geoptimaliseerd. Er zitten geen metalen strips of contacten in de weg die een deel van het zonlicht zouden kunnen blokkeren.

Lasers voor betere geleiding

Een andere truc is het gebruik van een heel precieze groene laser. De onderzoekers schijnen daarmee op de minuscule piramidestructuur aan het oppervlak van de siliciumplaat. Door de warmte van de laser wordt een dun laagje silicium heel even veranderd. Er ontstaan hele kleine kristallen van slechts een paar nanometer groot.

Dit gebeurt alleen op de puntjes van de piramides, precies waar het nodig is. De nieuwe kristallijne vorm laat de stroom tien keer beter door en zorgt tegelijk dat de beschermende laag niet beschadigd raakt.

Randen beschermen

Een andere innovatie heet iPET, wat staat voor in-situ passivated edge technology. Normaal gesproken zijn de randen van een zonnecel een plek waar veel energie verloren gaat. Hier zitten ongebonden chemische deeltjes die de elektronen 'opeten'.

Door verschillende productieprocessen met hoge en lage temperaturen te combineren, kunnen de onderzoekers de randen nu ook tijdens het maken van de cel beschermen. Deze aanpassing alleen al zorgde voor een extra winst van 0,55 procent in de efficiëntie.

Bijna de perfecte cel

Dankzij al deze verbeteringen haalt de cel een rendement van 27,81 procent. Dat komt heel dicht in de buurt van de theoretische grens van wat mogelijk is met silicium.

Voordat je dit soort cellen op de markt gaat zien, is nog wel wat werk nodig. De recordcel heeft een oppervlakte van ruim 133 vierkante centimeter, veel kleiner dan standaard zonnepanelen. Volgens de onderzoekers kunnen de gebruikte technieken echter worden opgeschaald en is massaproductie mogelijk. 

Lees meer over energie en mis niets met de Bright-app.