Zonnecellen met uitstekende efficiëntie: perovskiet ontmoet sicilium

Onlangs is het rendement van 33,9 procent van een zonnecel van de fabrikant LONGi de voorpagina's gehaald, hoewel het slechts om een klein monster ging.

Niet alleen de hoge energieopbrengst was opmerkelijk, maar ook de samenstelling van de cellen, die hoop geeft voor de toekomst. Op een klassieke zonnecel, die voornamelijk uit silicium bestaat, wordt een laag perovskiet aangebracht.

Cellen gemaakt van dit materiaal, calciumtitanaat om precies te zijn, zouden tot 50 procent rendement moeten kunnen halen, tenminste in een laboratoriumomgeving. Helaas zijn ze niet erg duurzaam, zeker niet 25 jaar lang, wat een klassieke zonnecel op basis van silicium wel kan en dan nog steeds 80 procent van zijn oorspronkelijke efficiëntie haalt.

Helaas is dit rendement niet zo hoog als wenselijk zou zijn. De maximale energieopbrengst ligt net onder de 20 procent. En dit is waar de tandemzonnecel om de hoek komt kijken. Het is nog gissen, maar een rendement van maximaal 45 procent en een levensduur van 30 jaar klinkt in ieder geval veelbelovend.

Praktisch haalbaar

Oxford PV heeft in zijn fabriek in Brandenburg an der Havel, Duitsland, aangetoond dat dit op industriële schaal kan werken. Dergelijke tandemzonnecellen worden hier al gemaakt en halen een rendement van 28,6 procent.

Op grotere schaal worden ze berekend op 24 procent. Oxford PV stelt ook dat de fabriek daar alleen al 50 megawatt stroom per jaar kan produceren op volle capaciteit. Een typisch dak van een huis heeft een capaciteit van ongeveer 10 kilowatt, d.w.z. 0,01 megawatt.

Veel meer, veel goedkoper

Deze ontwikkeling komt precies op tijd, zoals een blik op de absolute cijfers laat zien. In 2022 werd er 1,2 terawatt aan zonne-energie geïnstalleerd - over de hele planeet. Zelfs als deze energie optimaal gebruikt zou worden, zou deze hoeveelheid niet eens genoeg zijn om de volledige energiebehoefte van een geïndustrialiseerd land als Duitsland te dekken.

Het doel is daarom om, indien mogelijk, in 2060 wereldwijd 100 terawatt beschikbaar te hebben. Dat zou gelijk staan aan 25 keer de hoeveelheid elektriciteit die de VS jaarlijks produceert.

De prijzen per kilowattuur zijn al meer dan concurrerend. 6 cent over de gehele levenscyclus van een fotovoltaïsch systeem. Voor tandemzonnecellen met perovskiet en silicium zou dat de helft zijn.

Vergeleken met fossiele brandstoffen of zelfs kernenergie, waar zelfs de energiebedrijven het over ongeveer 9 cent per kilowatt hebben, is zonne-energie opmerkelijk goedkoop.

Het probleem is dat de investering gedaan moet worden voordat de eerste kilowattuur geproduceerd wordt. Bij gas of olie moet er geleidelijk worden betaald. Bij kernenergie moet de volgende generatie zich zorgen maken over de verwijderingskosten.

Goedkope, duurzame en bijzonder efficiënte zonnepanelen zijn daarom zeer welkom.