Organische zonnecellen met grote sprong naar praktisch gebruik
De juiste materialen voor de bouw van zuiver organische zonnecellen zijn al lang bekend. Achter de niet helemaal pakkende naam Y6-SMA gaat een grote molecule van koolwaterstoffen, stikstof, fluor, zwavel en zuurstof schuil.
Er zitten geen zeldzame aardmetalen, silicium of andere metalen in. En toch is het rendement in laboratoriumtests momenteel 19 procent. Industrieel geproduceerde zonnecellen presteren niet veel beter.
Het grootste probleem met dit ontwerp is de korte levensduur. Tot nu toe is de duurzaamheid, die wordt afgemeten aan het moment waarop het rendement daalt tot minder dan 80 procent van de oorspronkelijke waarde, niet overtuigend geweest. In het beste geval werd er iets minder dan 1000 uur gehaald, wat zelfs in niet erg zonnige regio's nog geen jaar zou zijn.
Met een nieuw, schijnbaar tegenstrijdig concept is een onderzoeksteam van de Universiteit van Hong Kong erin geslaagd om deze waarde te vermenigvuldigen - bijna tot het niveau van praktische zonnetechnologie.
De scheiding tussen de moleculen die elektronen uitzenden en de moleculen die elektronen absorberen, die leidt tot de benodigde spanning en dus de opwekking van elektriciteit, wordt geëlimineerd in de organische zonnecellen die hier worden gepresenteerd. In plaats daarvan zijn de moleculen met elkaar verweven.
Deze vermenging vindt plaats op moleculair niveau, wat resulteert in een structuur in het nanometerbereik. In latere tests met gepulseerd laserlicht, een typische procedure voor het testen van de duurzaamheid van foto-elektronica, werd de oorspronkelijke waarde voor de levensduur verhoogd van 1000 naar 25.000 uur.
Dit betekent dat de efficiëntie na ongeveer 10 jaar en meer nog steeds 80 procent zou zijn. Natuurlijk zijn dit nog steeds laboratoriumtests, maar alleen al het feit dat er een zonnepaneel van organische verbindingen is gemaakt dat dicht bij de huidige technologie ligt, zou het onderzoeksveld veel interessanter moeten hebben gemaakt.
Uiteindelijk zal het leiden tot een composteerbare zonnecel die na 20 jaar gebruik bij het tuinafval weggegooid kan worden. Een droom van de toekomst, maar er zouden tenminste geen knelpunten in de aanvoer van de veelgebruikte elementen zijn.
Bron(nen)
