Kwantumdot-zonnecellen: goedkoper en efficiënter

Share Button

Kwantumdots beloven zonnecellen efficiënter te maken dan de huidige generatie. Ook zijn ze zuiniger met kostbare grondstoffen, want een laagje van maar enkele tientallen atomen dik is al voldoende. Het is nu voor het eerst gelukt om kwantumdots te dopen om ze zo geschikt te maken voor zonnepanelen.

Voor de productie van zonnecellen zijn nu nog dure, zeldzame grondstoffen nodig. China richt al steeds meer barrières op voor de export van strategische mineralen zoals de zogeheten zeldzame aardmetalen.

De kwantum dots op deze afbeelding zijn elk enkele atomen breed.

De kwantum dots op deze afbeelding zijn elk enkele atomen breed.

Kwantumdots efficiënter dan klassieke zonnecellen
Silicium transistors en ook silicium zonnecellen werken omdat ze uit laagjes elektronrijke (n) en p-materialen (met gaten) bestaan. Hierdoor kan de stroom van elektronen door de halfgeleider met spanning worden geregeld: essentieel voor zowel transistoren als zonnecellen.

Het is in theorie mogelijk om dat wat nu door een dikke laag halfgeleider gebeurt, ook door quantum dots, groepjes van rond de duizend atomen met een doorsnede van enkele nanometers, uit te laten voeren. Het theoretisch rendement hiervan is zelfs groter dan dat van klassieke zonnecellen, omdat de golflengtes waarvoor quantum dots gevoelig zijn precies overeen kunnen stemmen met die van zonlicht, door de quantum dots de gewenste eigenschapen en grootte te geven (1).

Dit zou vanzelfsprekend enorm veel grondstoffen schelen. Ook kunnen quantum dots goedkoop worden geproduceerd. Helaas bleek het onmogelijk om quantum dots te “dopen” met atomen die net als n- en p-materialen extra elektronen of juist een elektronengat opleveren. Fosfor- en booratomen, die gewoonlijk worden gebruikt, werken niet in een quantum dot. Materialen op nanoschaal krijgen heel andere eigenschappen, waardoor de andere atomen ze als het ware uit de quantum dot wippen.

Goedkoop te fabriceren
Althans: tot voor kort. De Israëlische onderzoekers Eran Rabani van de universiteit van Tel Aviv en zijn collega prof. Uri Banin van de universiteit van Jeruzalem zijn er in geslaagd afzonderlijke gedoopte quantumdots te produceren. Hierbij gaan ze uit van een oplossing met zilver- of koperionen en voegen deze oplossing geleidelijk toe aan een suspensie (fijne deeltjes zwevend in vloeistof) van kristalletjes indiumarsenide. Dit leidde tot met zilveratomen gedoopte p-dots of met koperatomen gedoopte n-dots.

De nanodeeltjes zijn opgelost in een vloeistof, dus zouden op eenvoudige wijze door een printkop of via een drukpers op plooibare plastic sheets kunnen worden aangebracht.

Indium en zilver zijn weliswaar met enkele honderden euro’s per kilo niet goedkoop, maar per vierkante meter zonnepaneel is van elk minder dan een gram nodig omdat quantumdots zo extreem klein zijn. Indien hier een werkend zonnepaneel van is te fabriceren, dan betekent dat, dat voor enkele tientjes een geheel dak is te bedekken met volwaardige zonnepanelen.

Bron
1. MIT Technology Review: nanodots efficienter dan klassieke zonnecel
2. MIT Technology Review: quantum dots as solar cells

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

2 reacties

  1. dick boss schreef:

    De basis-grondstof van een zonnecel is silicium, zuiver zand dus. Dat is nauwelijks zeldzaam te noemen. Wel is het erg bewerkelijk om een werkende zonnecel te maken en daar zitten dan voornamelijk de kosten in. Maar zeldzame grondstoffen komen er nauwelijks aan te pas. Maar ik wordt graag gecorrigeerd als ik er iets van kan leren. Dus wie vult aan?

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger