De vinding verdubbelt de bestaande efficiëntie. Door een nieuwe techniek maakt een team Australiërs gehakt van de beruchte Shockley–Queisser limiet. Hun vinding is, zeggen ze, met gemak toe te passen in commerciële productielijnen.
Waarom is efficiëntie belangrijk?
Zonnepanelen kunnen slechts een klein deel van de beschikbare zonne-energie in elektriciteit omzetten. De doorsnee commercieel verkrijgbare zonnepanelen halen tussen de 15 en 20 procent. Voor zonnefarms is dit niet zo’n punt. Landbouwgrond, en zeker woestijngrond, is niet erg duur en valt qua kostprijs in het niet vergeleken met de kosten per watt vermogen. Voor huizenbezitters, vooral in Nederland met de relatief kleine dakoppervlakte, ligt dit anders. Pas als zonnepanelen in staat zijn ook van een kleine oppervlakte veel energie op te wekken, wordt energieonafhankelijkheid haalbaar. Ook halveren de aanlegkosten als er maar half zoveel oppervlak met zonnepanelen belegd hoeft te worden.
Hoe werkt de vinding?
Zonlicht op zeeniveau bestaat uit fotonen met verschillende golflengtes, ruwweg tussen 250 nm (violet) en 1350 nm (nabij infrarood), met nog een venster tussen 1500 en 1750 nm. Voor zonnepanelen is er doorgaans een optimale golflengte. Deze is precies voldoende om een elektron uit de vanglaag te laten springen en daarvan de energie af te tappen. Te energierijke (korte) fotonen leveren energieverspilling op, het overschot aan energie wordt dan gedumpt als afvalwarmte. Te zwakke (lange) fotonen zijn niet in staat zijn het elektron te laten ontsnappen en dus geheel verloren gaan.
De vinding van het team bestaat uit een optisch bandbreedtegevoelig filter, waardoor sommige golflengtes worden doorgelaten en andere worden teruggekaatst. Achter het filter bevindt zich een zonnecel, die is geoptimaliseerd voor de doorgelaten golflengte. Het teruggekaatste licht komt terecht op een andere zonnecel, die dan weer is geoptimaliseerd voor de golflengtes van het teruggekaatste licht. Deze constructie is omslachtig, maar lonend als gebruik wordt gemaakt van met spiegels geconcentreerd zonlicht, zoals in commerciële zonnefarms.
Toepassingen
Eén van de firma’s die meewerkten aan het project is het Amerikaane Spectrolab, dat speciale zonnecellen voor ruimtevaart en concentrators levert. Dit is ook de meest voor de hand liggende toepassing van deze vinding. Door de zonnecellen hiermee te upgraden, kan vrij eenvoudig de capaciteit van de concentrators worden verdubbeld.
Voor particulieren wordt deze vinding pas interessant, als er een elegant en betaalbaar systeem komt dat er voor zorgt dat, onafhankelijk van de zonnehoek, licht van een bepaalde golflengte altijd op de juiste zonnecel terecht komt. Mogelijk zou je kunnen werken met laagjes materiaal met een verschillende brekingsindex, of concentratorcellen met optische lichtgeleiders.
Bron
UNSW researchers set world record in solar efficiency, UNSW News, 2014
Er is pas ondekt dat waterstof atomen door grafeen heen gaan en dan hun elektron kwijtraken.
En dan kan het als energie worden gebruikt.
Maar wat gebeurd er met die protonen zonder elektronenschil als er niks mee gedaan zou worden?
Gaan die tegenelkaar aanliggen zodat er een zeer zware materie ontstaat zoals bij een neutronenster?
Nee, het werkt simpeler. Omdat protonen positief geladen zijn, ontstaat een spanningsverschilm dat weer afgetapt kan worden.
Best Bemoeier. Bij electrische systemen moet altijd sprake zijn van een stroomkring zoals je waarschijnlijk weet. Als waterstof electronen afgeeft dan moet er sprake zijn van een kathode die deze electronen opneemt. In hetzelfde systeem moet dan ook een anode systeem aanwezig zijn die de protonen weer met de electronen herenigd. Zo niet dan kan er geen stroom lopen.