Onderzoekers ontwikkelden een zonnecel die juist bij bewolking en binnenlicht veel meer stroom levert dan gewone zonnepanelen — hebben we straks overal stroom, ook zonder zon?
Onderzoekers van National Yang Ming Chiao Tung University hebben een perovskietzonnecel ontwikkeld die onder kantoorverlichting een rendement van bijna 40% behaalt. Dit nieuwe type zonnecel werkt zelfs binnenshuis en werkt veel beter bij bewolking dan traditionele zonnepanelen.
Zonnepanelen binnenshuis
Zonnepanelen zijn traditioneel veroordeeld tot daken, velden en andere grote buitenoppervlakken. Dat zorgt voor visuele overlast en beperkt het aantal geschikte locaties. Het onderzoeksteam laat nu zien dat dat anders kan: hun nieuwe perovskietzonnecellen (PeSC’s) halen een indrukwekkende 38,7 % energie-omzetting onder standaard kantoorverlichting (2.000 lux).
Hoe dan?
Perovskieten hebben, anders dan kristallijn silicium, een instelbare bandgap. Door de verhouding van jodide-, broom- en tin/lood-ionen precies te tweaken, verschuift het absorptiespectrum richting het warmere, minder energetische deel van het licht. Perfect voor led- en tl-verlichting binnenshuis dus.
Volgens de studie, gepubliceerd in APL Energy, paste het team daarbij ook chelaatmoleculen toe om defecten in de kristalstructuur te minimaliseren. Dit dringt de lekstromen terug en verhoogt de spanning.
38% rendement in het donker
Onder één zon (circa 12.000 lux) komt de cel uit op 12,7 % PCE – bescheiden ten opzichte van de >26 % die recordhoudende siliciummodules halen. Maar zodra het lichtniveau zakt naar dat van een gemiddelde kantooromgeving, keert het speelveld om: de perovskietcellen scoren 38,7 %, waar klassieke siliciumcellen vaak onder de 10 % blijven hangen.
Die paradox komt doordat indoor licht veel zwakker én spectraal anders is; perovskietcellen kunnen hun bandgap daar nauwkeurig op afstemmen.
Ook energie bij grauw weer
Een interessant neveneffect van die bandgap-afstemming is dat deze cellen ook buiten beter blijven presteren bij diffuus licht, zoals op bewolkte dagen. Omdat ze geoptimaliseerd zijn voor lage lichtintensiteit, blijven ze stroom leveren waar traditionele siliciumpanelen grotendeels stilvallen. Dat maakt ze geschikt voor stedelijke omgevingen, noordgevels, onder overkappingen of in regio’s met veel mist en regen – zoals Nederland.
“De binnenefficiëntie van PeSC’s is hoger, wat betekent dat de fotovoltaïsche producten beter geschikt zijn voor veelzijdige gebruikersscenario’s, waaronder bewolkte buiten-, binnen- en andere omgevingen met weinig licht,” aldus Fang-Chung Chen, auteur van het onderzoek.
Kansen voor IoT en smart buildings
Slimme sensoren, bluetooth-beacons, wearables of medische patches verbruiken milliwatts – precies het vermogensgebied dat deze ‘indoor panels’ kunnen leveren. Denk aan ledpanelen met geïntegreerde PeSC-strips, een draadloze CO2-sensor die nooit batterijen nodig heeft, of een temperatuurtag die in een logistieke koelketen continu data uitzendt.
De stap naar grootschalige gebouwintegratie – bijvoorbeeld semi-transparante ramen die overdag buitenlicht oogsten en ’s avonds kantoorlicht – lonkt.
Wat betekent dit voor de energietransitie?
Het totale elektriciteitsverbruik van kleine apparaten lijkt misschien verwaarloosbaar, maar telt wel op: alleen al in Europa draaien er naar schatting ruim 14 miljard IoT-sensoren in 2025. Als een fractie daarvan zelfvoorzienend wordt, scheelt dat gigawatturen aan netstroom én miljoenen wegwerpbatterijen.
Bovendien kan dezelfde bandgap-tuning ook in de buitenlucht voor constante opbrengst zorgen, zelfs op grauwe winterdagen waarop klassieke PV-installaties nauwelijks vermogen leveren.
Nog hobbels op de weg
Ondanks de veelbelovende prestaties van perovskietzonnecellen zijn er nog enkele belangrijke uitdagingen die overwonnen moeten worden. Ten eerste is de stabiliteit van de materialen een aandachtspunt: perovskietfilms degraderen relatief snel wanneer ze in contact komen met vocht, zuurstof en hoge temperaturen. Daarom is een goede inkapseling essentieel, vooral in vochtige ruimtes zoals badkamers waar de luchtvochtigheid hoog kan zijn.
Daarnaast bevat de meeste high-efficiency perovskietzonnecellen nog steeds lood, wat vragen oproept over de veiligheid en milieueffecten. Hoewel het onderzoeksteam van National Yang Ming Chiao Tung University werkt aan alternatieven met minder of geen lood, blijft een veilige verwerking en recycling van deze materialen cruciaal.
Tot slot vormt de opschaling van labcellen naar grote folies een technische uitdaging. De zonnecellen die in het laboratorium worden gemaakt, zijn vaak slechts enkele vierkante centimeters groot. Het vertalen van deze technologie naar metersgrote, flexibele folies vereist geavanceerde productiemethoden zoals roll-to-roll-productie en inkjetfabricage. Deze technieken bieden veel kansen, maar vragen nog om verdere procesoptimalisatie voordat ze commercieel haalbaar zijn.
Potentieel is veel groter dan gedacht
De Taiwanese doorbraak toont aan dat het zonnestroompotentieel binnenshuis veel groter is dan gedacht. Als de stabiliteit verbetert en de productie betaalbaar wordt, kunnen perovskietmodulen uitgroeien tot de schakel tussen IoT, slimme gebouwen en een veerkrachtigere energietransitie. Wie had gedacht dat het TL-licht boven je bureau ooit z’n eigen stroomrekening zou betalen?
