Natuurkundige dr. ir. Bram Hoex (29) en collega’s van de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) hebben in samenwerking met het Duitse Fraunhofer ISE het rendement van een belangrijk type zonnecel verbeterd van 21,9 tot 23,2 procent (relatief 6 procent). Dit nieuwe wereldrecord werd woensdag 14 mei op een grote conferentie over zonne-energie in het Amerikaanse San Diego gepresenteerd. Verantwoordelijk voor de verbetering is een ultradun laagje aluminiumoxide aan de voorkant van de cel. De rendementsverbetering brengt de doorbraak van zonne-energie een stap dichterbij.

Een verbetering van ruim 1 procent (in absolute zin) lijkt in eerste instantie wellicht bescheiden; toch kan het zonnecelfabrikanten miljoenen opleveren. Een hoger rendement is namelijk een zeer doeltreffende manier om de kostprijs van zonne-energie te verlagen. Volgens Hoex’ berekeningen kan deze rendementsverbetering de omzet van een productielijn voor zonnecellen per jaar met vijf miljoen euro verhogen. Het aanbrengen van het laagje aluminiumoxide kost naar verwachting veel minder dan dat. Daardoor zou de elektriciteit uit zonlicht uiteindelijk veel goedkoper kunnen worden.

Flinterdun
Hoex kreeg de verhoging van het rendement voor elkaar door een flinterdun laagje (ongeveer 30 nanometer) aluminiumoxide neer te leggen op de voorkant van een kristallijnen silicium zonnecel (n-type met 'front junction'), die werd gefabriceerd door het Duitse instituut Fraunhofer ISE. Dit laagje heeft een ongekend hoog aantal ingebouwde negatieve ladingen, die ervoor zorgen dat het -normaal gesproken aanzienlijke- energieverlies aan het oppervlak bijna wordt opgeheven. Van al het zonlicht dat op dit type zonnecel valt, wordt nu 23,2 procent omgezet in elektrische energie. Voorheen was dat 21,9 procent; relatief gezien is dat een verbetering van 6 procent.

Nederlandse bedrijf OTB Solar
Hoex promoveerde vorige week binnen de faculteit Technische Natuurkunde van de TU/e op dit onderzoek. In de onderzoeksgroep Plasma & Materials Processing (PMP) werd hij begeleid door prof. dr. ir. Richard van de Sanden en dr. ir. Erwin Kessels. Deze groep heeft als specialiteit het neerleggen van extreem dunne laagjes met behulp van plasma’s. Het Nederlandse bedrijf OTB Solar heeft één van die processen sinds 2001 in licentie en gebruikt het in hun zonnecelproductielijnen. Wereldwijd gebruiken veel zonnecelproducenten apparatuur van OTB Solar.
Het flinterdunne laagje aluminiumoxide, ontwikkeld binnen de groep PMP, leidt mogelijk tot een technologische innovatie in de zonnecelwereld. Verschillende grote zonnecelfabrikanten hebben inmiddels al interesse getoond.

Belofte
Zonnecellen zijn al jaren een grote belofte voor het deels oplossen van het energieprobleem. De zon gaat elke dag weer op en zonnecellen zijn goed te gebruiken op normaal gesproken nutteloze oppervlakken. Ook biedt zonne-energie kansen voor armere landen: juist die hebben vaak veel zon. Naar verwachting zal de prijs van stroom uit zonnecellen binnen tien tot vijftien jaar vergelijkbaar zijn met die van ‘gewone’ stroom uit fossiele brandstoffen. Door deze technologische doorbraak komt de industriële toepassing van dit type hoog-rendement-zonnecel jaren dichterbij. Een deel van Hoex’ promotieonderzoek werd daarom betaald door de ministeries van EZ, OCW en VROM.

Meer informatie over de 33rd IEEE Photovoltaic Specialists Conference in San Diego: http://www.33pvsc.org.
Meer over het promotieonderzoek van Bram Hoex is te lezen in Cursor 29.

'terug'