Een nieuwe recordbrekende, flexibele zonnecel zou steden van de toekomst kunnen worden

Traditionele fotovoltaïsche zonnecellen worden relatief effectief in het omzetten van licht naar elektrische energie. Deze meestal op silicium gebaseerde apparaten voeden al miljoenen huizen over de hele wereld. Maar ze zijn ook frustrerend rigide, waardoor het moeilijk is ze op te nemen in volgepakte, heterogene stedelijke omgevingen. Om het probleem op te lossen, heeft een team van onderzoekers een flexibele zonnecel ontwikkeld die onlangs een efficiëntierecord in zijn categorie heeft gebroken.

Het wordt een op oplossingen gebaseerde organische single-junction zonnecel genoemd, wat betekent dat het is gemaakt van twee soorten twee verschillende lagen polymeer die op een buigbare film zijn aangebracht. Wetenschappers van de Universiteit van Erlangen-Neurenberg in Duitsland en de Technische Universiteit van Zuid-China konden een conversie-efficiëntie van 12,25 procent behalen op een oppervlakte van één vierkante centimeter, een opmerkelijke stijging ten opzichte van het vorige record van 9,7 procent. De groep publiceerde hun resultaten in het tijdschrift Natuur Energie.

Conventioneel gebruikte fotovoltaïsche cellen winnen nog steeds grotendeels de conversiecompetitie, met een maximale theoretische efficiëntie van 29 procent. Maar verbeterde flexibele zonnecellen bieden een aantrekkelijke uitruil: dat ze flexibel zijn, betekent dat we op een dag gebouwen in dichtbevolkte steden kunnen hebben die letterlijk in een laag zonnepanelen zijn gewikkeld. Veel meer oppervlakte kunnen bedekken, zou goed kunnen maken wat de cellen momenteel tekortschieten in efficiëntie.

Massieve zonne-energieparken van China tot Californië hebben een revolutie teweeggebracht in de manier waarop we elke dag de ongelooflijke hoeveelheid lichtenergie kunnen gebruiken die de zon op de aarde afstraalt. Maar dit soort arrays is astronomisch duur en vereist grote stukken ongebruikt land.

Het flexibele alternatief dat door dit onderzoek wordt gepresenteerd, gebruikt minder materialen - waardoor de productiekosten dalen - en kan worden geïmplementeerd via bestaande infrastructuur. Dr. Ning Li, een materiaalwetenschapper bij FAU, zei dat deze samenwerkingsinspanning een formule heeft gevonden die waarschijnlijk zal leiden tot flexibel onderzoek naar zonnecellen in de toekomst.

"Ik denk dat de beste manier om ons werk te beschrijven, is door een doos Legoblokjes voor te stellen", legde Li uit. "Onze partners in China hebben enkele moleculaire groepen ingevoegd en aangepast aan de polymeerstructuur en elk van deze groepen beïnvloedt een speciaal kenmerk dat belangrijk is voor de functie van zonnecellen."

De volgende stap voor dit project is om een ​​groter prototype te ontwikkelen om met testen te beginnen.

Deze flexibele cellen vervangen geen betrouwbare cellen op siliciumbasis, maar vullen ze aan. Landelijke en voorstedelijke woningen met meer ruimte zullen waarschijnlijk doorgaan met het gebruik van zeer efficiënte, maar stijve cellen. Maar wanneer toekomstige wolkenkrabbers onmerkbaar bewegen om de wind te accommoderen, kunnen de zonnepanelen van de toekomst zich op een dag met hen mee buigen.