22-01-2014 16:17 | Door: Redactie DuurzaamBedrijfsleven.nl

Onderzoekers van MIT hebben een zonnecel ontworpen die zowel warmte als licht kan omzetten in bruikbare energie. 

Het Massachusetts Institute of Technology (MIT) ontwikkelt aan de lopende band duurzame energie-innovaties. Een onderzoeksgroep, die zich bezighoudt met zon thermische energieomzetting, heeft nu een nieuw type zonnecel ontworpen. Deze is in staat om niet alleen licht om te zetten in elektriciteit maar maakt ook gebruik van zonnewarmte.

Gaten

MIT-professor Evelyn Wang, zegt: “Een conventionele silicium zonnecel profiteert niet van alle fotonen.” Een silicium zonnecel zet de energie uit fotononen om in elektriciteit. Hiervoor moet het energieniveau van het foton overeenkomen met die van het fotovoltaïsch materiaal, kristallijnsilicium. Dit energieniveau noemt men de ‘bandgap’ ofwel de bandkloof.  “De bandgap van silicium reageert op veel licht golflengtes, maar er ontbreken er ook veel,” aldus Wang.

Om dit gat op te vullen, ontwikkelden de onderzoekers van MIT een prototype chip die een breder spectrum van zonlicht en zonnewarmte absorbeert dan conventionele technieken. Dit is gelukt door een laag van koolstof nanobuisjes en fotonische kristallen toe te voegen. De nanobuisjes verwarmen de kristallen, die hierdoor intens gaan gloeien. De onderliggende zonnecellen absorberen het infrarode licht, waardoor zij meer energie af kunnen geven, dan wanneer zij alleen het ingevangen zonlicht zouden gebruiken.

Op naar 80 procent

De technologie heeft nu een efficiëntie van 3,2 procent. Dit is het aandeel ontvangen energie dat wordt benut en omgezet wordt in bruikbare energie in de vorm van warmte en elektriciteit. MIT denkt dat zij de techniek verder kunnen ontwikkelen tot 20 procent. Dit is nog niet zo effectief als de huidige zonnepaneeltechnologie, maar de opslag van warmte is gemakkelijker dan elektriciteit opslaan.

Meestal duurt het een aantal jaar voordat een technologische innovatie vanuit een universiteit daadwerkelijk commercieel verkrijgbaar is. In dit geval gaat die vlieger ook op. De onderzoekers van MIT vinden het lastig om in te schatten wanneer de techniek klaar is voor een commerciële productieschaal.

Het concept dat de MIT-onderzoekers gebruiken voor de zonnecel wordt al een aantal jaar onderzocht. In theorie kunnen dit soort ‘solar thermophotovoltaic’ (STPV) systemen een theoretische limiet - van energieomzetting in halfgeleiders - omzeilen. De limiet, genaamd Shockley-Queisser limiet, veronderstelt een limiet van 33,7 procent. Alleen Wang geeft aan dat met STPV systemen: “De efficiëntie veel hoger kan worden, - idealiter over de 80 procent.”

Video

Bron: Engineersonline & MIT News | Foto: Tony Hall via Flickr