Warmtegevoelige zonnecel voor energie op maat (video)

Het valt niet mee om zonnecellen te bouwen die zowel warmte als licht omzetten - de meeste van zulke multitalenten verwerken niet meer dan een procent van de energie die ze ontvangen. Maar MIT brengt daar nu verandering in.

Een nanofotonische solar/thermovoltaïsche component, die bestaat uit een laag koolstof nanobuisjes als absorbtiemateriaal, een eendimensionaal silicium/siliciumdioxide fotonisch kristal als emitter en een 0,55 eV fotovoltaïsche cel. (foto: John Freidah)

1/1

"Een conventionele silicium zonnecel profiteert niet van alle fotonen", zegt MIT-professor Evelyn Wang. "Dat komt doordat het voor de conversie van de energie van een foton naar elektriciteit nodig is dat het energieniveau van het foton overeenkomt met de bandgap van het fotovoltaïsche materiaal. De bandgap van silicium respondeert op veel lichtgolflengten, maar mist veel andere."

Onderzoekers van MIT ontwikkelden daarom een prototype chip die een breed spectrum van zonlicht en zonnewarmte absorbeert in een buitenlaag van koolstof nanobuisjes en fotonische kristallen. De opgewarmde buisjes verwarmen de  kristallen zo sterk, dat ze intens beginnen te gloeien met infrarood licht. Dat licht valt op de onderliggende zonnecellen, die daardoor meer energie afgeven dan uitsluitend door het ingevangen zonlicht.

De technologie is al zo efficiënt dat 3,2 % van de ontvangen energie wordt benut en MIT verwacht dat dit verder zou kunnen worden ontwikkeld tot 20%. Hoewel dat niet effectiever is dan conventionele technologie, is het opslaan van warmte wel veel makkelijker dan het opslaan van elektriciteit. Een toekomstig nanotube-paneel zou veel meer energie-naar-behoefte kunnen leveren dan we momenteel gewoonlijk krijgen.

Het is nog niet te zeggen wanneer dergelijke panelen als voltoid product op de markt komen, maar het zal niet lang duren voordat zonnepaelen behoorlijk wat reserve-power hebben.

A nanophotonic solar thermophotovoltaic device, Andrej Lenert, David M. Bierman, Youngsuk Nam, Walker R. Chan, Ivan Celanovi?, Marin Solja?i?, Evelyn N. Wang