Het nieuwste onderzoek naar fotovoltaïsche panelen

Momenteel werken onderzoekers aan drie belangrijke onderzoeksgebieden binnen de fotovoltaïsche sector: kristallijn silicium, perovskieten en flexibele zonnecellen. Deze drie gebieden vullen elkaar aan en hebben de potentie om de fotovoltaïsche technologie nog efficiënter te maken.

Kristallijn silicium is het meest gebruikte halfgeleidermateriaal in zonnepanelen. De efficiëntie ervan ligt echter ver onder de theoretische limiet. Daarom zijn onderzoekers zich gaan richten op de ontwikkeling van geavanceerde kristallijne PV's. Het National Renewable Energy Laboratory richt zich momenteel op de ontwikkeling van III-V multijunctiematerialen, waarvan verwacht wordt dat ze een efficiëntie tot 30% zullen hebben.

Perovskieten zijn een relatief nieuw type zonnecel waarvan recentelijk is aangetoond dat ze effectief en efficiënt zijn. Deze materialen worden ook wel "fotosynthetische complexen" genoemd. Ze zijn gebruikt om de efficiëntie van zonnecellen te verhogen. Verwacht wordt dat ze binnen enkele jaren op de markt komen. Vergeleken met silicium zijn perovskieten relatief goedkoop en hebben ze een breed scala aan potentiële toepassingen.

Perovskieten kunnen worden gecombineerd met siliciummaterialen om een ​​effectieve en duurzame zonnecel te creëren. Zonnecellen met perovskietkristallen kunnen 20 procent efficiënter zijn dan silicium. Perovskiet- en Si-PV-materialen hebben ook recordrendementen tot wel 28 procent laten zien. Daarnaast hebben onderzoekers bifaciale technologie ontwikkeld waarmee de zonnecellen energie aan beide zijden van het paneel kunnen opvangen. Dit is met name gunstig voor commerciële toepassingen, omdat het bespaart op installatiekosten.

Naast perovskieten onderzoeken onderzoekers ook materialen die kunnen fungeren als ladingsdragers of lichtabsorbeerders. Deze materialen kunnen zonnecellen ook zuiniger maken. Ze kunnen ook bijdragen aan de productie van panelen die minder gevoelig zijn voor schade.

Onderzoekers werken momenteel aan de ontwikkeling van een extreem efficiënte tandem-perovskietzonnecel. Deze cel zal naar verwachting binnen enkele jaren op de markt komen. De onderzoekers werken samen met het Amerikaanse ministerie van Energie en de National Science Foundation.

Daarnaast werken onderzoekers aan nieuwe methoden om zonne-energie in het donker op te vangen. Een van deze methoden is zonnedestillatie, waarbij de warmte van het paneel wordt gebruikt om water te zuiveren. Deze technieken worden getest aan Stanford University.

Onderzoekers onderzoeken ook het gebruik van thermoradiatieve PV-apparaten. Deze apparaten gebruiken de warmte van het paneel om 's nachts elektriciteit op te wekken. Deze technologie kan met name nuttig zijn in koude klimaten waar de efficiëntie van het paneel beperkt is. De temperatuur van de cellen kan op een donker dak oplopen tot meer dan 25 °C. De cellen kunnen ook met water worden gekoeld, waardoor ze effectiever zijn.

Deze onderzoekers hebben onlangs ook het gebruik van flexibele zonnecellen ontdekt. ​​Deze panelen zijn bestand tegen onderdompeling in water en zijn extreem licht. Ze kunnen ook worden overreden door een auto. Hun onderzoek wordt ondersteund door het Eni-MIT Alliance Solar Frontiers Program. Ze hebben ook een nieuwe testmethode voor fotovoltaïsche cellen ontwikkeld.

Het nieuwste onderzoek naar zonnepanelen richt zich op de ontwikkeling van technologieën die efficiënter, goedkoper en duurzamer zijn. Deze onderzoeksinspanningen worden uitgevoerd door een breed scala aan groepen in de Verenigde Staten en de rest van de wereld. De meest veelbelovende technologieën zijn dunnefilmzonnecellen van de tweede generatie en flexibele zonnecellen.