Onderzoekers in Zwitserland hebben een belangrijk efficiëntierecord verbroken voor een nieuw type zonnecel en bereikten een efficiëntie van 30,02% – een niveau dat voorheen alleen te zien was bij dure panelen van satellietkwaliteit. De doorbraak, bereikt door een team van de École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en het Zwitserse Centrum voor Elektronica en Microtechnologie (CSEM), combineert traditionele siliciumcellen met perovskiet, een materiaal dat snel terrein wint in zonneonderzoek.
Het Perovskiet-voordeel
Perovskiet wordt beschouwd als een ‘wondermateriaal’ omdat het de efficiëntie van zonnecellen aanzienlijk kan verhogen, voorbij de grenzen van standaard op silicium gebaseerde ontwerpen. Dit nieuwe triple-junction-apparaat maakt gebruik van het vermogen van perovskiet om een groter deel van het zonnespectrum op te vangen en dit effectiever in elektriciteit om te zetten dan conventionele cellen.
De betekenis hiervan gaat niet alleen over hogere cijfers; het gaat om kosten. Multi-junction-zonnecellen van satellietkwaliteit, die een efficiëntie tot 37% kunnen bereiken, zijn onbetaalbaar voor de meeste terrestrische toepassingen: ze kosten ongeveer 1000 keer meer per watt dan standaardcellen. De aanpak van het Zwitserse team is erop gericht die kloof te overbruggen.
Van laboratorium tot industrie
Een van de grootste hindernissen met perovskiet is het opschalen van de productie buiten laboratoriumomgevingen. Hoewel het materiaal veelbelovend is, was het een uitdaging om dat te vertalen in duurzame, massaproduceerbare cellen. Recente upgrades van het triple-junction-ontwerp hebben echter zowel de prestaties als de veerkracht dramatisch verbeterd.
“Onze eerste demonstratie in 2018 had een efficiëntie van slechts 13%, dus het bereiken van een efficiëntie van meer dan 30% vandaag in een triple-junction-apparaat is een opmerkelijke prestatie”, zegt Christophe Ballif, hoofd van het Photovoltaics and Thin-Film Electronic Laboratory bij EPFL.
Meer dan 30%: de toekomst van zonne-efficiëntie
Het potentieel houdt niet op bij 30%. Onderzoekers geloven dat triple-junction zonnecellen uiteindelijk de 40% efficiëntie kunnen overschrijden, wat de deur opent naar nog krachtigere en kosteneffectievere zonne-energieoplossingen. Deze prestatie vertegenwoordigt een belangrijke stap in de richting van het toegankelijker maken van hoogwaardige zonnetechnologie, waardoor de toekomst van hernieuwbare energie mogelijk opnieuw wordt vormgegeven.
De implicaties van deze doorbraak zijn verreikend, omdat het de kosten van zonne-energie zou kunnen verlagen en tegelijkertijd de opbrengst ervan zou kunnen verhogen – een cruciale combinatie voor wijdverspreide adoptie en een duurzame energietoekomst.
