Chinese onderzoekers hebben een recordbrekende flexibele tandemcel ontwikkeld die veel beter presteert dan traditionele dakpanelen. De cel presteert zelfs buiten het lab uitstekend en brengt commerciële toepassing een stap dichterbij.
Het Chinese Longi heeft een technologische mijlpaal bereikt met een buigbare perovskiet-silicium-tandemzonnecel die een officieel gecertificeerd rendement van 33,35% haalt. Daarmee presteert de flexibele recordcel aanzienlijk beter dan de 20–23% die de meeste commerciële zonnepanelen op Nederlandse daken vandaag halen. De meting werd bevestigd door het Amerikaanse National Renewable Energy Laboratory (NREL), wat het resultaat extra gewicht geeft als internationale standaard.
Volgens de studie, gepubliceerd in Nature, is dit bovendien de eerste buigbare tandemcel op basis van kristallijn silicium met een wereldwijd erkend recordrendement. Daarmee schuift een technologie die jarenlang vooral een veelbelovend labconcept was, ineens angstig dicht richting praktijktoepassingen.
Dunner, lichter en efficiënter
Perovskiet-siliciumtandems gelden al langer als de ‘logische opvolger’ van standaard siliciumcellen. Waar conventionele panelen hun theoretische limiet naderen (ongeveer 29% voor enkelvoudig silicium) doorbreken tandemcellen die grens door het licht efficiënter te verdelen over twee absorberlagen. De kracht zit in de combinatie: silicium vangt het infrarooddeel van het spectrum op, terwijl perovskiet juist zeer efficiënt is bij zichtbaar licht.
Wat dit zo bijzonder maakt, is dat dit alles wordt gerealiseerd op een ultradunne, buigbare drager. De cel rust op een siliciumbasis van slechts 60 micrometer dik, dat is dunner dan een mensenhaar — en levert toch een recordopbrengst.
Beter dan commerciële dakpanelen
Een gemiddeld modern zonnepaneel dat vandaag op daken ligt, gebruikt óf PERC-siliciumtechnologie óf de nieuwere TOPCon- of heterojunctiecellen.
- PERC-panelen: 19–22% efficiëntie
- TOPCon/HJT-panelen: 21–23,5% efficiëntie
- Longi’s buigbare tandemcel: 33,35% efficiëntie
Dat is niet zomaar een ‘kleine stap’: een verbetering van 40–60% in omzettingsefficiëntie betekent dat dezelfde oppervlakte paneel veel meer stroom produceert — of dat er in de toekomst veel minder dakoppervlak nodig is voor dezelfde opbrengst.
Bovendien is het gewicht een verrassende factor. Dankzij een power-to-weight ratio van 1,77 W/g is deze cel extreem interessant voor toepassingen waar massa en flexibiliteit essentieel zijn: satellieten, drones, of elektrische voertuigen.
Oplossing voor klassieke bottleneck
Het technologische hart van de doorbraak is een dual-buffer-layer-strategie die een klassiek probleem oplost: het beschermen van de kwetsbare perovskietlaag tijdens sputterprocessen zonder de elektrische prestaties aan te tasten.
Door eerst een dunne SnOx-bufferlaag via ALD aan te brengen, worden de perovskietlagen afgeschermd tegen ionenbombardement. Daarbovenop komt een tweede SnOx-laag via CVD, die de ladingsoverdracht verbetert en delaminatie van de aangrenzende C60-laag voorkomt.
Samen vormen deze lagen een robuuste structuur die zowel mechanische spanningen opvangt als een efficiënte stroomafvoer behoudt — een balans die cruciaal is voor buigbare tandemcellen.
Recordcijfers, zelfs op grotere schaal
Wat deze doorbraak nog indrukwekkender maakt, is dat de prestaties niet alleen gelden voor een minuscule testcel. Longi behaalde 33,4% efficiëntie op een cel van 1 cm², maar wist die score verrassend goed vast te houden bij een veel grotere, praktisch toepasbare cel van 260 cm², die nog altijd 29,8% efficiëntie haalt. Deze resultaten werden bovendien ook bevestigt door Fraunhofer ISE.
Voor flexibele zonneceltechnologie is dat uitzonderlijk, want naarmate cellen groter worden neemt het rendement doorgaans sterk af door kleine imperfecties in de laagopbouw. Hier blijft dat verlies opvallend beperkt, wat aangeeft dat de techniek veel dichter bij schaalbare productie staat dan eerdere generaties flexibele perovskietcellen.
Uitzonderlijk duurzaam
voorbij lijkt. De cellen behouden namelijk 97% van hun efficiëntie na 43.000 buigcycli bij een kromtestraal van 40 millimeter en blijven voor 97% stabiel na 250 thermische cycli tussen –40 °C en 85 °C. Met zulke resultaten komt het gebruik van deze technologie in de praktijk ineens veel dichterbij.
Maar… Helaas nog niet voor morgen
Hoewel de technologie indrukwekkend klinkt (en ook is), zal deze cel nog niet morgen op Nederlandse daken liggen. Er zijn nog drie grote hordes:
- Opschaalbaarheid: perovskietlagen zijn gevoelig voor uniformiteitsfouten.
- Stabiliteit in buitenlucht: licht, vocht en zuurstof blijven vijanden.
- Loodkwestie: veel perovskietformuleringen bevatten lood, wat regelgeving bemoeilijkt.
Fundamentele verschuiving in zonne-energie
De doorbraak van Longi markeert niet zomaar een nieuw rendementscijfer, maar een fundamentele verschuiving in zonne-energie. Zonnecellen worden niet langer alleen maar efficiënter; ze worden buigbaar, ultralicht, krachtiger én multifunctioneel.
Daarmee opent zich een wereld van toepassingen die tot voor kort sciencefiction leken: van zonnepanelen in elektrische auto’s en drones, tot energie-opwekkende gevels, kleding en zelfs draagbare apparaten. Met deze technologie wordt elektriciteit niet langer alleen opgewekt op daken, maar écht overal.
