Een nieuwe hybride perovskiet-zonnecel kan zowel zonlicht als regen omzetten in elektriciteit, waardoor apparaten in wisselvallig weer eindelijk echt zelfvoorzienend worden.
Zonne-energie is allang niet meer beperkt tot grote parken in zonnige gebieden. Toch hebben conventionele zonnepanelen één groot nadeel: bij bewolking of regen leveren ze weinig tot geen stroom. Onderzoekers van het Institute of Materials Science of Seville (ICMS) in Spanje hebben hier nu een oplossing voor ontwikkeld: een zonnepaneel dat elektriciteit genereert, ongeacht of het regent of de zon schijnt.
Volgens de studie, gepubliceerd in Nano Energy, combineert het apparaat geavanceerde perovskiet-zonneceltechnologie met tribo-elektrische nanogeneratoren. Door een ultradunne film over de perovskietcellen aan te brengen, kunnen de onderzoekers niet alleen zonlicht opvangen, maar ook de kinetische energie van vallende regendruppels omzetten in stroom.
Zwakte van perovskiet aangepakt
Perovskietmaterialen worden gezien als de toekomst van zonnecellen vanwege hun hoge energieomzettingsrendement en relatief lage productiekosten. Waar traditionele siliciumcellen vaak 20–25% van het zonlicht omzetten in elektriciteit, kunnen perovskietcellen volgens recente studies hogere efficiënties bereiken. Het nadeel: ze zijn gevoelig voor vocht en temperatuurschommelingen, wat hun betrouwbaarheid beperkt.
De ICMS-onderzoekers tackelen dit probleem door een multifunctionele film te ontwikkelen die de cel beschermt én extra energie oogst uit regen. Dit maakt de technologie geschikt voor zowel natte als droge klimaten, en voor toepassingen waar constante energievoorziening cruciaal is.
Dunne film met dubbele functie
De onderzoekers gebruikten plasmatechnologie om een film van minder dan 100 nanometer dik te creëren. Ter vergelijking: dat is 800 keer dunner dan een menselijke haar. Deze laag heeft twee functies:
- Bescherming: De film fungeert als encapsulatie, houdt de perovskietcellen stabiel, beschermt tegen vocht en verhoogt de lichtabsorptie.
- Energieoogst uit regen: De laag werkt als tribo-elektrische nanogenerator. In experimenten genereerde een enkele druppel een potentiaalverschil van 110 volt, genoeg om kleine draagbare apparaten van stroom te voorzien.
Carmen Lopez, onderzoeker bij ICMS, legt uit: “Ons werk combineert geavanceerde perovskiet-zonneceltechnologie met tribo-elektrische nanogeneratoren in een dunne filmconfiguratie, wat aantoont dat beide systemen in één apparaat kunnen functioneren.”
Ideaal voor IoT en sensornetwerken
De toepassingen zijn talrijk. In de Internet of Things (IoT)-industrie kan de technologie sensoren van stroom voorzien die bijvoorbeeld bruggen, tunnels of andere mega-structuren monitoren. Ook milieusensoren voor precisielandbouw of weerstations kunnen continu functioneren, zelfs tijdens langere periodes van regen of bewolking.
Conventionele zonnepanelen verliezen vaak efficiëntie in natte of bewolkte omstandigheden. Dankzij dit hybride ontwerp kunnen apparaten energie blijven oogsten, waardoor de afhankelijkheid van externe stroombronnen afneemt en een echte energie-autonomie mogelijk wordt.
Multifunctionele zonnepanelen als toekomst
De onderzoekers noemen hun systeem ook wel rain panels: multifunctionele zonnepanelen die energie oogsten uit zowel zon als regen. Volgens het team biedt de plasma-gebaseerde coating niet alleen bescherming, maar opent het ook nieuwe mogelijkheden voor het oogsten van omgevingsenergie, van zonneparken tot kleine draagbare elektronica.
Met deze ontwikkeling wordt een toekomst mogelijk waarin zonnepanelen overal efficiënt werken — niet alleen op zonnige dagen, maar ook wanneer het regent. Voor sensoren, IoT-apparaten en slimme infrastructuur kan dit een echte doorbraak betekenen.
