Rijkert Knoppers
Wetenschappers van het Amerikaanse National Renewable Energy Laboratory (NREL) hebben onlangs een nieuw record bereikt met een triple-junction zonnecel: met de uit drie (sub-) cellen opgebouwde SJ3-zonnecel is het mogelijk om met een rendement van 44 procent energie uit zonlicht om te zetten in elektriciteit.
Een set lenzen zorgt voor een 947-voudige concentratie van het zonlicht.
De betreffende zonnecellen zijn gemaakt van elementen uit de derde en de vijfde groep van het periodiek systeem. Onder normale lichtcondities kunnen deze zogenoemde III-V-halfgeleiders al meer dan dertig procent van de zonne-energie in elektriciteit omzetten, maar met behulp van geconcentreerd licht is dit meer dan veertig procent.
‘Deze zonnecel van het NREL bestaat voor een flink deel uit galliumarsenide, omdat dit materiaal wat betreft de bandafstand het beste de energieverdeling van het zonlicht benut’, verduidelijkt dr.ir. John Schermer van het Institute for Molecules and Materials (IMM) van de Radboud Universiteit te Nijmegen. ‘Maar juist door dit materiaal te combineren met andere groep-III-elementen (zoals aluminium, gallium of indium, red.) en groep-V-elementen (zoals stikstof, arseen of fosfor, red.), kun je het rendement enorm opschroeven. Dit nieuwe record heeft direct betekenis voor de praktijk, bijvoorbeeld door dit soort cellen te integreren in lichtconcentrerende zonnecelsystemen die vooral voor zonnige gebieden geschikt zijn.’
Ook het IMM doet onderzoek naar III-V zonnecellen, waarbij onder meer de aandacht gaat naar het verminderen van het dragermateriaal. Schermer: ‘Tijdens de productie komen de betreffende zonnecellen op kristalwafers terecht, maar eenmaal in gebruik hebben die wafers geen toegevoegde waarde en belemmeren ze bijvoorbeeld de warmteafvoer.’
