Onderzoekers in Korea hebben een effectieve en goedkope strategie gevonden om zonnecellen van ondoorzichtig naar transparant te transformeren. Bestaande transparante zonnecellen hebben vaak een roodachtige tint en een lager rendement, maar door gaten te ponsen met een diameter van ongeveer 100 m (vergelijkbaar in grootte met een mensenhaar) op kristallijne siliciumwafels, het laat licht door zonder te kleuren. De gaten worden dan strategisch uit elkaar geplaatst, dus het menselijk oog is niet in staat om het patroon te "zien". Het werk verschijnt 11 december in het journaal Joule .

Het maken van transparante zonnecellen van natuurlijk ondoorzichtig kristallijn silicium is een van de meest uitdagende problemen op het gebied van zonne-energie. De meeste zonnecellen offeren hun transparantie op om hun efficiëntie te maximaliseren. De beste zonnecellen op de markt hebben een rendement van meer dan 20 procent. De transparante, neutraal gekleurde zonnecel die het onderzoeksteam ontwikkelde, toonde stabiliteit op lange termijn met een hoog vermogen conversie-efficiëntie van 12,2 procent.

"Mijn teamleden kwamen tot de conclusie dat kristallijn silicium het beste materiaal is om het glasachtige, hoge efficiëntie, hoge stabiliteit, en neutraal gekleurde zonnecel, " zegt Kwanyong Seo, van het Ulsan Nationaal Instituut voor Wetenschap en Technologie (UNIST), co-senior auteur op het papier samen met Seungwoo Lee van Korea University. "In eerste instantie dacht het was een gek idee voor ons allemaal. Het probleem was dat kristallijn silicium niet transparant is, dus voor ons, niemand heeft geprobeerd om transparant kristallijn silicium te maken met neutrale kleuren."

Seo zegt dat de doorzichtige zonnecel een ideaal materiaal is om van ramen zonnepanelen te maken. “De huidige zonnecellen hebben ruimte nodig. Op de grond of voldoende ruimte op het dak, " zegt hij. "Maar de dakverhouding wordt steeds kleiner in vergelijking met het raamoppervlak."

Verder, de meeste ramen zijn verticaal geplaatst, waardoor het licht onder een lage hoek op de ramen valt. Wanneer geraakt door licht vanuit een lage hoek, de elektrische stroom in conventionele cellen daalt met bijna 30 procent, terwijl transparante zonnecellen minder dan 4 procent verminderen, waardoor zonne-energie efficiënter kan worden gebruikt.

"We willen de huidige ramen vervangen, "zegt Seo. "Er zijn veel dingen die we moeten overwinnen, zoals de wettelijke bepalingen. We moeten ook de mechanische stabiliteit en kracht hebben om ons apparaat toe te passen om het huidige raam in het gebouw te vervangen."

Echter, de commercialisering van het transparante kristallijne silicium is veelbelovend. Naast het patroon van de wafels, het fabricageproces is vergelijkbaar met conventionele zonnecellen in de industrie. De volgende stap voor het team is om het apparaat op te schalen naar 25 cm2 (3,88 in2) en de efficiëntie te verhogen naar 15 procent.

"Siliciumsubstraat is een zeer populair materiaal in de halfgeleiderindustrie, ", zegt Seo. "Wij geloven dat deze visie op veel verschillende toepassingen kan worden toegepast, zoals transparante elektronica. Het kan ook worden toegepast op mobiele apparaten als energiebron."