(PhysOrg.com) -- Zonnecellen zouden fossiele brandstoffen vrijwel overbodig kunnen maken als ze goedkoper waren, maar het gebruik van zeldzame elementen en complexe fabricageprocessen maakt ze duur. Nu heeft IBM Research een prototype zonnecel ontwikkeld die beide problemen oplost, met behulp van gemeenschappelijke, goedkope elementen en met behulp van een goedkoop productieproces. Hun paper is gepubliceerd in de Geavanceerde materialen logboek.

De nieuwe fotovoltaïsche cellen staan ​​bekend als kesterietcellen, die worden geproduceerd met behulp van een printtechnologie waarbij een oplossing die nanodeeltjes bevat, wordt gespincoat op een glassubstraat. Volgens IBM ligt hun efficiëntie dicht bij die van gevestigde zonnecellen.

IBM-onderzoeker David Mitzi, die ook manager is van de afdeling fotovoltaïsche wetenschap en technologie van het bedrijf, zeiden dat ze de kosten wilden verlagen en meer overvloedige elementen wilden gebruiken voor dunne-film fotovoltaïsche cellen. De huidige technologie maakt gebruik van de zeldzame elementen indium en tellurium. Indium is bijzonder schaars omdat het ook wordt gebruikt bij de vervaardiging van transparante transistors en er is veel vraag naar systemen voor platte beeldschermen. Daarentegen gebruiken de kesterite-cellen van IBM de gemeenschappelijke elementen tin (Sn), zink (Zn), koper (Cu), seleen (Se), en zwavel (S).

De nieuwe zonnecellen zijn ook goedkoper te produceren, met behulp van een "druk" -techniek die een hydrazine-oplossing gebruikt die koper en tin bevat met daarin gedispergeerde nanodeeltjes zink. De oplossing wordt vervolgens spin-coated en met warmte behandeld in aanwezigheid van selenium- of zwaveldamp. Dit proces is veel goedkoper dan het traditionele productieproces, die een dure op vacuüm gebaseerde techniek gebruikt.

Een team van het Nagaoka National College of Technology in Japan produceerde in 2009 een dunne-film kesterite-cel met een rendement van 6,8 procent. De kesterite-cel van IBM heeft de efficiëntie met 40 procent verhoogd. Mitzi zei dat ze van plan zijn de efficiëntie te verhogen tot boven de 11 procent, die gelijk is aan of beter is dan de traditionele zonnecellen.

Zonnecellen dragen momenteel minder dan 0,1 procent bij aan de elektriciteitsvoorziening van de aarde, grotendeels te wijten aan hun kosten en de zeldzaamheid van hun belangrijkste elementen. De IBM-zonnecel zou dat allemaal kunnen veranderen. IBM zal de technologie patenteren en in licentie geven en zegt open te staan ​​voor partnerschappen met bestaande fabrikanten van fotovoltaïsche cellen om deze op de markt te brengen.

© 2010 PhysOrg.com