Meer en meer wordt er een beroep gedaan op zonne-energie. Momenteel zijn silicium zonnepanelen de standaardoptie, maar de opkomst van de relatief nieuwe perovskiet zonnepanelen belooft aanzienlijke verbeteringen in efficiëntie. Bas van Gorkom, recent gepromoveerd aan de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e), heeft een speciale meettechniek ontwikkeld die perovskiet zonnecellen nog verder kan optimaliseren.
Waarom je dit moet weten:
We wekken steeds meer stroom op. Ondertussen moeten we ervoor zorgen dat we dat zo efficiënt mogelijk doen. Het werk van Bas van Gorkom draagt daaraan bij.
Met de groeiende vraag naar duurzame energie zoeken wetenschappers naar manieren om zonnepanelen te verbeteren. Traditionele silicium zonnecellen naderen hun fysieke limiet, met een rendement van ongeveer 23 procent. Perovskiet zonnecellen, gemaakt van een halfgeleider zout, zijn nog niet op de markt, maar beloven een efficiënter alternatief voor de toekomst.
Perovskiet zonnecellen verbeteren
Perovskiet zonnecellen zijn op dit moment nog onderhevig aan processen die een negatief invloed hebben op de efficiëntie. Een deel van de lichtdeeltjes die door de zonnecel worden geabsorbeerd, wordt namelijk niet omgezet bruikbare stroom. Van Gorkom heeft zich afgelopen jaren gericht op het meten van deze processen. Vorig jaar verdedigde de TU/e-onderzoeker zijn thesis, met succes. Het werk van Van Gorkom maakte deel uit van ARC-CBBC, een consortium van Nederlandse bedrijven en universiteiten.
Zeer gevoelige stroommeting
“De meettechniek waar ik aan heb gewerkt is in essentie een zeer gevoelige stroommeting, die het kristalrooster van perovskiet gedetailleerd in kaart brengt. De techniek meet hoeveel fotonen er precies worden omgezet in elektronen. Of, in andere woorden, hoeveel stroom er wordt opgewekt. We hebben daarbij echter te maken met verliesprocessen, met zogeheten trap-assisted recombinatie, waarbij ladingen worden gevangen in het zonnecelmateriaal. Dit kun je vergelijken met een klein valkuiltje. Dit zorgt ervoor dat zonnecellen geen optimaal rendement behalen.” De methode kan zelfs de kleinste onregelmatigheden detecteren, waarbij één op honderd miljoen lichtdeeltjes wordt omgezet in een elektron.
Van Gorkom moest zijn onderzoek onder speciale omstandigheden uitvoeren, in het donker. “Ik meet een stroom die zo klein is dat het in de buurt komt van ruis,” legt hij uit. Het detecteren van deze zwakke signalen vereist een stabiele omgeving, vrij van storende externe factoren.” De ruimte had gelukkig een goede airco, wat het in de zomer erg aangenaam maakte. “Maar als experimenten hele dagen duurden was het wel fijn weer wat daglicht te zien”, zegt de onderzoeker lachend.
Hij deed het allemaal voor een goed doel. “Als je weet welke traps zich in het materiaal bevinden, en waar, dan wordt het makkelijker om oplossingen te bedenken om die traps uiteindelijk uit je materiaal te halen.” In andere woorden: Dit inzicht is essentieel voor het verbeteren van de prestaties van zonnecellen en kan uiteindelijk flink bijdragen aan een grootschalige uitrol van deze veelbelovende technologie.
Een veelbelovende toekomst
Gorkom’s rol binnen het onderzoek zit erop. Hij is inmiddels een andere richting in geslagen en werkt nu als consultant bij Innovencio, waar hij bedrijven adviseert en ondersteunt op het gebied van duurzaamheid. “Totaal iets anders dus”, zegt hij met een glimlach. “Wel zit ik dus nog steeds in de duurzame hoek. Het is een onderwerp dat zeker weten een grote rol zal blijven spelen in mijn werk.”
“De meetapparatuur staat nog gewoon,” merkt hij op, “dus opvolgers kunnen voortbouwen op mijn onderzoek.”
Samenwerking
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
