Wetenschappers in de Verenigde Staten en Saoedi-Arabië hebben de mogelijkheden van zowel een zonnecel als een batterij in één apparaat benut - een "zonnestroombatterij" die zonlicht opzuigt en efficiënt opslaat als chemische energie voor later on-demand gebruik. Hun onderzoek, gepubliceerd op 27 september in het tijdschrift Chemo , zou elektriciteit toegankelijker kunnen maken in afgelegen gebieden van de wereld.

Terwijl zonlicht steeds aantrekkelijker wordt als schone en overvloedige energiebron, het heeft één duidelijke beperking:er is maar zoveel zonlicht per dag, en sommige dagen zijn een stuk zonniger dan andere. Om zonne-energie praktisch te houden, dit betekent dat nadat zonlicht is omgezet in elektrische energie, het moet worden opgeslagen. Normaal gesproken zijn hiervoor twee apparaten nodig - een zonnecel en een batterij - maar de zonnestroombatterij is ontworpen om als beide te presteren.

"Vergeleken met gescheiden zonne-energieconversie en elektrochemische energieopslagapparaten, het combineren van de functies van afzonderlijke apparaten in één, geïntegreerd apparaat zou een efficiëntere, schaalbaar, compact, en kosteneffectieve benadering van het gebruik van zonne-energie, " zegt Song Jin, een professor in de chemie aan de Universiteit van Wisconsin-Madison. Jin en zijn team ontwikkelden het apparaat in samenwerking met Jr-Hau He, een professor in elektrotechniek aan de King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) in Saoedi-Arabië.

De zonnestroombatterij heeft drie verschillende standen. Als er direct energie nodig is, het kan werken als een zonnecel en zonlicht onmiddellijk omzetten in elektriciteit. Anders, het apparaat kan overdag zonne-energie opnemen en opslaan als chemische energie om het later als elektriciteit te leveren wanneer de avond valt of de lucht bewolkt wordt. Het apparaat kan indien nodig ook worden opgeladen met elektrische energie, net als een normale batterij. Het meest recente zonnestroombatterijmodel van het team kan elektriciteit uit zonne-energie efficiënter opslaan en leveren dan enig ander geïntegreerd apparaat dat momenteel bestaat.

Jin is van mening dat de zonnestroombatterij kan helpen de beperkingen van het elektriciteitsnet te overstijgen door elektriciteit gemakkelijker beschikbaar te maken voor mensen die in landelijke gebieden wonen en een alternatieve energiebron te bieden wanneer traditionele elektrische systemen falen.

"Deze geïntegreerde zonnestroombatterijen zullen met name geschikt zijn als gedistribueerde en stand-alone conversie- en opslagsystemen voor zonne-energie op afgelegen locaties en praktische off-grid elektrificatie mogelijk maken, " zegt Jin.

De productie van huidige zonnestroombatterijen is nog steeds te duur voor echte markten, maar Jin gelooft in eenvoudiger ontwerpen, goedkopere zonnecelmaterialen, en technologische vooruitgang kan in de toekomst helpen om kosten te besparen. En hoewel het huidige model relatief efficiënt is, het team heeft plannen om het ontwerp verder te verbeteren. Een deel van de spanning van het huidige apparaat gaat nog steeds verloren - wat betekent dat de wetenschappers mogelijk de redox-soorten en foto-elektrodematerialen moeten aanpassen die samenwerken om de input van zonne-energie om te zetten in elektrische output. Maar Jin gelooft dat, met verder onderzoek, zonnestroombatterijen kunnen binnenkort praktisch zijn.

"We denken dat we uiteindelijk 25% efficiëntie kunnen bereiken met behulp van opkomende zonnematerialen en nieuwe elektrochemie, ", zegt Jin. "Bij dit efficiëntiebereik, zonder de dure zonnecellen te gebruiken, het moet behoorlijk concurrerend zijn met andere technologieën voor hernieuwbare energie. Dan denk ik dat commercialisering mogelijk is."