Onderzoekers uit Sydney tonen dat de bekende efficiëntiegrens van zonnepanelen niet zo hard is als werd aangenomen. Lichtsplitsing kan een grotere sprong mogelijk maken dan ooit is bereikt in silicium, en zo de volledige zonne-industrie op z’n kop zetten.
Zonnepanelen zijn goedkoop, volwassen en dé backbone van de mondiale energietransitie. Maar één probleem blijft als een betonnen plafond boven de sector hangen: silicium haalt maximaal ~27 procent rendement uit zonlicht.
Meer zit er naar verluidt niet in, het is namelijk de fysische limiet. Maar een onderzoeksteam van de UNSW in Sydney denkt nu die limiet te kunnen doorbreken.
Volgens de studie, gepubliceerd in ACS Energy Letters, kan een ultradunne moleculaire laag die bovenop standaard silicium wordt “geschilderd”, het aantal ladingsdragers uit één foton verdubbelen. Daardoor kan de theoretische efficiëntie richting ongeveer 45 procent verschuiven.
Natuurkundige limiet doorbreken
In een traditionele zonnecel gaat een enorm deel van de fotonenergie verloren als warmte, en dat vooral bij hoogenergetisch (blauw) licht. Dat verlies is precies waarom silicium al decennia stagneert rond 26-27 procent.
Het Australische team benut een techniek die singlet fission heet: één foton wordt niet één exciton, maar twee afzonderlijke excitons. Dat betekent: meer elektrische output uit hetzelfde zonlicht, zonder extra licht of optische trucjes.
Nu ook écht praktisch
Jarenlang was dit idee alleen interessant “in het lab”. Het werkende materiaal (tetraceen) brak af in lucht en vocht. De onderzoekers van UNSW gebruiken nu een nieuw, pigmentachtig molecuul genaamd DPND. Het is chemisch stabiel, niet extreem exotisch, en volledig compatibel met silicium.
Daarmee verandert de belofte van singlet fission van “leuk idee” naar echt industrieel denkbaar.
Efficiëntiesprong zonder nieuwe infrastructuur
Het belangrijkste in dit hele verhaal is misschien wel dat er geen nieuwe zonnepaneelfabrieken gebouwd moeten worden. Het extra laagje kan, in principe, gewoon als dunne film worden toegevoegd op bestaande siliciumarchitecturen. Het is meer een soort add-on technologie, en geen revolutie in de supply chain.
Als dit verhaal werkelijkheid wordt, dan betekent dit: meer energie uit dezelfde vierkante meter dak, meer kWh uit dezelfde kabel, en minder netdruk bij gelijke stroomproductie.
Het is dus direct relevant voor landen die te maken hebben met netcongestie zoals Nederland, maar bijvoorbeeld ook België en Duitsland.
Toekomstperspectief
UNSW is eerlijk: de kans dat dit “morgen” in een fabriek draait is klein. Maar meerdere grote zonnebedrijven volgen de data al. Australië rekent zelf op een proof-of-concept op kleine schaal binnen pakweg vijf jaar. In de context van zonne-technologie is dat geen futurisme, maar een realistische generatiesprong.
Geen doodlopend spoor
Jarenlang werd gedacht dat silicium zijn piek wel bereikt had. Maar deze techniek suggereert dat de rek er nog niet uit is.
Als UNSW gelijk krijgt, verschuift het plafond van circa 27 procent niet met één procentpuntje, maar met tientallen procentpunten — een sprong die je eerder een nieuwe klasse zonnecellen zou noemen dan een marginale verbetering.
