Zonnepanelen zijn hot. Het zijn betrouwbare, stille en duurzame bronnen van energie, maar ze staan er ook om bekend dat ze niet bijster efficiënt zijn vergeleken met andere vormen van energie.
Als het zonlicht op de cellen valt, wordt een deel van het licht geabsorbeerd en omgezet in energie. De rest wordt weerkaatst. De beste zonnepanelen die je kunt kopen, hebben dan ook een efficiëntie van een magere 23 procent, terwijl het gemiddelde tussen de 17 en 19 procent ligt.
Nu hebben wetenschappers van de onderzoeksafdeling van het Amerikaanse ministerie van Energiezaken, het National Renewable Energy Laboratory, echter gedemonstreerd dat het mogelijk is om zonnecellen te maken met een efficiëntie van maar liefst 47,1 procent.
Het gaat dan ook niet om huis-tuin-en-keukenzonnecellen.
Licht lijkt van 143 zonnen te komen
Ten eerste bestaat de zonnecel uit lagen van zes verschillende fotoactieve materialen. De zonnecel is drie keer zo dun als een mensenhaar, maar bestaat uit niet minder dan 140 individuele lagen, die op elkaar gestapeld zijn.
Het witte licht van de zon bestaat uit een breed spectrum van golflengten, en verschillende materialen vangen elk een andere golflengte op. De gelaagde constructie kan daardoor een groter deel van het lichtspectrum benutten en omzetten in energie.
Ten tweede is de concentratie van het licht geoptimaliseerd met een constructie van spiegels, die het licht op de zonnecel richten. Zo wordt een lichtconcentratie bereikt die overeenkomt met 143 zonnen.
Als dit soort spiegels in gewone zonnepanelen zou zitten, zouden die echter de bewegingen van de zon moeten volgen en de invalshoek van het zonlicht binnen 1 van de 90 graden moeten houden. Dat is duur en ingewikkeld.
Ruimtevaart en auto’s zijn eerst aan de beurt
Daarom is het ook zo interessant dat de zonnecel van de wetenschappers onder normale omstandigheden, dus bij gewoon zonlicht en zonder de complexe spiegelconstructie, al een efficiëntie van 39,2 procent haalt. Dat is al veel beter dan die van de zonnepanelen die nu op de markt verkrijgbaar zijn.
Vanwege de wetten van de thermodynamica is het onmogelijk om 100 procent efficiëntie te halen. De theoretische grens ligt rond de 86 procent, maar de onderzoekers denken dat ze met verbeteringen aan de constructie de 50 procent kunnen bereiken.
De Amerikaanse recordzonnecellen verkeren nog in een experimentele fase en zullen in de nabije toekomst niet op onze daken prijken. Maar ze kunnen wel al eerder worden toegepast door het leger, de ruimtevaart en misschien zelfs in je auto.