Zonnecellen die effectiever zijn en minder kosten in productie:Binnen het EU-project N2P (Nano to Product) ontwikkelden onderzoekers nano-tuned oppervlakken om beide te verkrijgen.

De zon heeft genoeg kracht om de hele aarde van energie te voorzien. Maar zolang hernieuwbare energie duurder is dan energie geproduceerd door kolen of kerncentrales, zonne-energie zal niet de eerste keuze zijn. In Europa maken fotovoltaïsche cellen slechts een verdwijnend klein deel uit van hernieuwbare energiebronnen.

Onderzoekers in het VK, Zwitserland en Duitsland willen de kosten verlagen en de efficiëntie verhogen. Het N2P-project wordt gecoördineerd door het Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology in Dresden, Duitsland. Hier ontwikkelden onderzoekers een proces om de absorptiekwaliteiten van zonnecellen te verbeteren voor een onzichtbaar maar belangrijk deel van zonlicht, infrarood licht. Conventionele zonnecellen maken nauwelijks gebruik van deze golflengte. Het meeste gaat door de cel en gaat verloren. Door het nanogestructureerde oppervlak van de wafer aan de achterzijde van de zonnecel te verwijderen, met behulp van een chemisch etsproces, het verandert in een "spiegel" die de infrarode stralen terug de cel in reflecteert.

Omdat de lichtstralen door het glas worden verstrooid, ze hebben een langere weg door de siliciumcel en wekken dus meer elektrische stroom op. Tot nu toe konden de onderzoekers de efficiëntie met 30 procent verhogen in vergelijking met de efficiëntie van standaard dunne-filmzonnecellen.

Onderzoekers van de Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) in Neuchatel, Zwitserland, werken aan dunne film zonnecellen. Dunne film zonnecellen hebben enerzijds veel voordelen:de productie ervan kost minder grondstoffen en energie dan de productie van gewone zonnecellen. Bovendien is de tijd die ze nodig hebben om af te betalen korter. Aan de andere kant is er een nadeel:momenteel is hun efficiëntie ongeveer 40 procent lager dan bij conventionele zonnecellen. Slechts zeven procent van het zonlicht kan worden benut.

Om het lichtvangende effect te maximaliseren, doen ze het tegenovergestelde:ze ruwen het glasoppervlak van dunne film zonnecellen op. Dit wordt gedaan om het licht te verspreiden. Wanneer de lichtstraal een langere weg door de cel heeft, genereert deze meer elektronen.

Om het bovenoppervlak op te ruwen legt Dr. Sylvain Nicolay van EPFL een laag kristallen van een zogenaamd transparant geleidend oxide op het glas. "Hoe groter de piramides van nanoformaat zijn, hoe hoger de diffusie”, hij zegt. Het rendement van dunnefilmzonnecellen is nu verbeterd van zeven naar tien procent.

De nanokristallen die Dr. Nicolay gebruikt, zijn ontwikkeld aan de Universiteit van Salford in Manchester, VK. De nanokristallen moesten tot voor kort uit Japan worden geïmporteerd en maakte de productie van dergelijke zonnecellen erg duur. Nu testen de wetenschappers de kristallen die ze zelf hebben ontwikkeld. Het doel is om ze veel goedkoper te produceren en zo de kosten aanzienlijk te verlagen.

Elke afzonderlijke methode om de zonnecellen te verbeteren, kan slechts een klein verschil maken in hun efficiëntie. Maar beide combineren, deze nano-tuned zonnecellen zullen aanzienlijk concurrerender worden dan de modules uit het verleden.