Zonnecel van goedkoop en niet-giftig materiaal bereikt recordefficiëntie

Chinese onderzoekers boeken vooruitgang met de ontwikkeling van zonnecellen op basis van kesteriet. Dat is een mineraal dat bestaat uit onschadelijke grondstoffen die op aarde in grote hoeveelheden voorkomen.

De meeste zonnepanelen op daken bestaan uit silicium en dat werkt prima: ze zijn efficiënt en gaan tientallen jaren mee. Maar silicium heeft ook nadelen. De productie kost veel energie en het materiaal moet extreem zuiver zijn. De industrie is daarom voortdurend op zoek naar alternatieven en een van de meest besproken kandidaten van de afgelopen jaren is perovskiet. Dat materiaal haalt inmiddels hoge rendementen in het lab, maar bevat lood en is nog niet erg stabiel.

Er is echter nog een optie die minder in de schijnwerpers staat: kesteriet. Dat is een mineraal dat bestaat uit koper, tin, zink en zwavel. Het zijn allemaal stoffen die overvloedig in de natuur voorkomen, goedkoop zijn en niet giftig. Het nadeel is dan weer dat de efficiëntie van kesteriet-zonnecellen al jaren flink achterloopt op de concurrentie.

Recordrendement

Daar lijkt nu stilaan verandering in te komen. Een team van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft met een nieuwe aanpak een rendement van 15,45 procent behaald, hoewel onafhankelijke tests het op 15,04 procent houden. Dat is nog altijd veel minder dan de ruim 26 procent die de beste siliciumcellen halen, maar voor kesteriet is het een flinke stap vooruit. De resultaten zijn gepubliceerd in vakblad Nature Energy.

Het probleem zat altijd in het fabricageproces; tijdens de productie bewogen bepaalde deeltjes te snel en te chaotisch door het materiaal, waardoor er gebreken ontstonden die de prestaties drukten. De onderzoekers losten dit op door een dun tussenlaagje toe te voegen dat deeltjes afremt. Daardoor groeien de kristallen gelijkmatiger, met minder fouten. De onderzoekers hebben inmiddels een patent aangevraagd op het volledige proces, met het oog op toekomstige industriële productie.