Onderzoekers hebben een recordrendement van ruim 30% behaald met een nieuwe generatie zonnecellen. Door slimme materiaalkeuzes en opschaalbare technieken komt toepassing in echte zonnepanelen ineens een stuk dichterbij.
Een team van onderzoekers van EPFL en CSEM heeft een nieuwe mijlpaal bereikt in zonne-energie. Hun zogeheten triple-junction zonnecel behaalt een gecertificeerde efficiëntie van 30,02%, waarmee eerdere records van circa 27% ruim worden overtroffen.
Volgens de studie, gepubliceerd in Nature, is deze doorbraak niet alleen relevant voor het lab, maar juist ook voor de praktijk. Het ontwerp richt zich expliciet op hoge prestaties én industriële haalbaarheid, waardoor toepassing in echte zonnepanelen steeds realistischer wordt.
Meer energie uit hetzelfde oppervlak
Het belangrijkste voordeel van deze technologie is dat er aanzienlijk meer energie kan worden opgewekt uit hetzelfde oppervlak.
Zonnepanelen die we vandaag op de daken zien liggen, zitten vaak rond de 18-22%. De nieuwe zonnecel kan tot wel 70% meer energie per vierkante meter leveren. Er zijn dus minder panelen nodig voor dezelfde opbrengst, wat installatiekosten en materiaalgebruik verlaagt.
Slimme combinatie van materiaal
De triple-junction zonnecel combineert een traditionele siliciumbodemcel met twee dunne lagen perovskiet. Hierdoor wordt een groter deel van het zonnespectrum benut: waar silicium vooral zichtbaar licht omzet, vangen de perovskietlagen ook andere golflengtes op.
Het resultaat is een veel hoger totaalrendement, zonder de extreem hoge kosten van klassieke multi-junction cellen die voornamelijk in de ruimtevaart worden gebruikt.
Technische doorbraken
Het onderzoeksteam wist twee grote uitdagingen van triple-junction zonnecellen te verbeteren. De bovenste perovskietlaag levert nu een hogere spanning dankzij een nieuw molecuul dat kristalvorming optimaliseert. De middelste laag gebruikt een verbeterd productieproces dat beter nabij-infrarood licht absorbeert, een belangrijk deel van het zonnespectrum. Daarnaast reflecteren kleine nanopartikels licht terug in de cel, waardoor de opbrengst verder toeneemt.
Realistische route naar massaproductie
Wat deze doorbraak onderscheidt van eerdere records, is de focus op opschaling. De cellen zijn getest op oppervlakken tot 54 cm², een belangrijke stap richting industriële productie. Silicium en perovskiet zijn relatief goedkoop en compatibel met bestaande productielijnen, waardoor deze technologie een realistische route biedt naar grootschalige toepassing.
Toch zijn er nog uitdagingen. De stabiliteit van perovskiet onder vocht, hitte en UV, de levensduur van 20–30 jaar en de vertaling naar paneelformaat zijn punten waar de komende jaren nog aan gewerkt moet worden.
Richting een nieuwe standaard
Deze zonnecel laat zien dat hoog rendement en schaalbaarheid steeds dichter bij elkaar komen. Waar dure high-end zonnecellen eerder alleen in de ruimtevaart haalbaar waren, opent deze combinatie van silicium en perovskiet de deur naar betaalbare en efficiënte zonnepanelen voor zowel daken als zonneparken.
Hoewel massaproductie nog niet direct start, komt deze technologie dichterbij dan ooit en kan ze de standaard voor zonne-energie de komende jaren flink verhogen.
