Het nieuwste onderzoek naar fotovoltaïsche panelen

Momenteel richten onderzoekers zich op drie belangrijke onderzoeksgebieden binnen de fotovoltaïsche technologie: kristallijn silicium, perovskieten en flexibele zonnecellen. Deze drie gebieden vullen elkaar aan en hebben het potentieel 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 richten onderzoekers zich steeds meer op de ontwikkeling van geavanceerde kristallijne PV-materialen. Het National Renewable Energy Laboratory (NREL) werkt momenteel aan de ontwikkeling van III-V-multijunctiematerialen waarvan een efficiëntie tot wel 30% wordt verwacht.

Perovskieten zijn een relatief nieuw type zonnecel waarvan recent is aangetoond dat ze effectief en efficiënt zijn. Deze materialen worden ook wel "fotosynthetische complexen" genoemd. Ze worden gebruikt om de efficiëntie van zonnecellen te verhogen. Naar verwachting zullen ze binnen enkele jaren commercieel verkrijgbaar zijn. 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 op basis van perovskietkristallen kunnen tot 20 procent efficiënter zijn dan siliciumcellen. Perovskiet en Si-PV-materialen hebben ook recordrendementen tot wel 28 procent behaald. Daarnaast hebben onderzoekers bifaciale technologie ontwikkeld waarmee zonnecellen energie kunnen opvangen van beide zijden van het paneel. Dit is met name gunstig voor commerciële toepassingen, omdat het de installatiekosten verlaagt.

Naast perovskieten onderzoeken wetenschappers ook materialen die als ladingsdragers of lichtabsorbers kunnen fungeren. Deze materialen kunnen er ook toe bijdragen dat zonnecellen economischer worden. Bovendien kunnen ze helpen bij de ontwikkeling van panelen die minder gevoelig zijn voor beschadiging.

Onderzoekers werken momenteel aan de ontwikkeling van een extreem efficiënte tandem-perovskiet-zonnecel. Deze cel zal naar verwachting binnen enkele jaren commercieel verkrijgbaar zijn. De onderzoekers werken hiervoor samen met het Amerikaanse ministerie van Energie en de National Science Foundation.

Daarnaast werken onderzoekers ook 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 de Stanford University.

Onderzoekers onderzoeken ook het gebruik van thermoradiatieve PV-systemen. Deze systemen 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 panelen beperkt is. De temperatuur van de cellen kan oplopen tot meer dan 25 °C op een donker dak. De cellen kunnen ook met water worden gekoeld, waardoor ze nog effectiever worden.

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 een aanrijding door een auto weerstaan. Hun onderzoek wordt ondersteund door het Eni-MIT Alliance Solar Frontiers Program. Ze hebben tevens een nieuwe testmethode voor PV-cellen ontwikkeld.

Het meest recente onderzoek naar fotovoltaïsche panelen is gericht 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 onder andere dunnefilmzonnecellen van de tweede generatie en flexibele zonnecellen.