Zonnecellen uit de printer

Share Button

Het zou ideaal zijn als je zonnecellen net als drukwerk met een razend tempo uit een printer zou kunnen laten spuwen. Het goede nieuws: nu is het zover. Dankzij een nieuwe techniek kunnen nu razendsnel en goedkoop zonnecellen geproduceerd worden. Het moment dat in het grootste deel van de wereld het energiebedrijf opgezegd kan worden, komt nu in hoog tempo dichterbij.

Zonnecellen uit de printer? De techniek is er nu.

Zonnecellen uit de printer? De techniek is er nu.

Inkjets hebben in de jaren negentig al voor een ware revolutie gezorgd. Voor het eerst was het mogelijk voor weinig geld een professionele kwaliteit drukwerk thuis te vervaardigen. Nu gaan inkjetprinters in een heel andere tak van industrie voor een doorbraak zorgen: zonne-energie.Technici van de Oregon State University hebben een manier ontwikkeld om zogeheten CIGS zonnecellen te produceren met inkjet printing. Er is door dit proces negentig procent minder grondstof nodig en de kosten voor het produceren van zonnepanelen dalen aanzienlijk.

De grote droom van iedereen in de zonne-energie branche, hoog-rendement, snel en goedkoop produceerbare dunne-film zonnecellen worden nu echt realiseerbaar, aldus de onderzoekers, die al een patent hebben aangevraagd op de nieuwe techniek. De cellen hebben nu een rendement van vijf procent. Er is nog verder onderzoek nodig om dit op te krikken naar twaalf procent, wat het een commercieel aantrekkelijke zonnecel zou maken.

Hiervoor is het nog nooit gelukt om CIGS zonnecellen te ontwikkelen die via het inkjetprocédé geproduceerd kunnen worden. Inkjetdepositie is uiteraard veel goedkoper dan de energievretende dampafzettingsmethode die onder hoog vacuüm plaatsvindt. Ook wordt via dat energievretende proces het meeste materiaal verspild. Dat is met inkjetdepositie, waardoor een zeer accuraat patroon wordt gecombineerd met weinig verspilling van inkt, wel anders. Worden er daarom op inkjets van die irritant kleine, uiterst lastig na te vullen inkttankjes gezet?

In zonnecellen worden zeer schaarse elementen als indium verwerkt die per gram vrij duur zijn. Iridium is zelfs schaarser dan goud, om niet te spreken over de metalen rhenium, rhodium en osmium. Dit laatste element is het zeldzaamste element ter wereld, elf keer zo schaars als goud. Kortom: daar wil je geen milligram van verspillen.

CIGS is voluit chalcopyriet, een mineraal bestaande uit de elementen koper, indium, gallium en seleen. Vooral indium en seleen zijn schaars. CIGS is extreem efficiënt in het omzetten van zonlicht in elektriciteit – een laagje chalcopyriet van één of twee micrometer dik is even efficiënt als een laagje silicium van vijftig micron dik. In dit nieuwe onderzoek waren onderzoekers in staat om CIGS op een drager af te zetten. Het laagje dat ze produceerden haalde vijf procent efficiëntie. Verder onderzoek moet dit omhoog kunnen krikken tot twaalf procent, voldoende voor een concurrerende zonnecel.

Als in deze zonnecellen een laagje van een tot twee micrometer voldoende is voor absorptie, is er per vierkante meter maar enkele grammen van deze materialen nodig. Een vierkante meter met twaalf procent efficiëntie kan meer dan honderd watt produceren. In een lab is zelfs tot twintig procent efficiëntie bereikt. In theorie betekent dit bij optimale plaatsing zelfs tweehonderd watt. Stel je voor: dakpannen met zonnecellen er in gebouwd. Als deze techniek doorbreekt, wordt dat haalbaar. Er wordt op dit moment nauwelijks indium geproduceerd (vijftig ton per jaar), maar dat zal met deze ontdekking waarschijnlijk snel veranderen…

Bronnen
Inkjet Printing Could Change the Face of Solar Energy Industry, ScienceDaily (2011)
Wei Wang, Yu-Wei Su, Chih-hung Chang. Inkjet printed chalcopyrite CuInxGa1−xSe2 thin film solar cells. Solar Energy Materials and Solar Cells, 2011

Share Button

Germen

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

Dit vind je misschien ook interessant:

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger