Sleutelen aan zonne-energie
Onderzoekers van onderzoeksinstituut AMOLF zorgden voor een doorbraak in het onderzoek naar de winning van zonne-energie. Wetenschappers over de wereld zijn sindsdien in rep en roer. ‘Voor sommige collega’s zijn de poten ruw onder hun onderzoeksstoel vandaan gezaagd.’
Zonnepanelen staan op steeds meer daken. Toch is deze vorm van duurzame energie duur, zeker in vergelijking met fossiele brandstoffen. Het FOM-Instituut voor Atoom- en Molecuulfysica (AMOLF) is één van de instituten in de wereld die onderzoek verricht naar verbetering van zonnecellen.
‘De efficiencyslag voor zonnecellen kunnen we op twee manieren maken,’ legt professor Albert Polman uit, directeur van AMOLF. ‘We kunnen ons inzetten om de productie van zonnecellen goedkoper te maken. Maar we kunnen ook proberen binnen het bestaande concept de energieopbrengst te verhogen.’
AMOLF doet onderzoek op beide fronten. Zo houdt een onderzoeksgroep zich bezig met research naar het productiemateriaal van zonnecellen. ‘Wat zo’n zonnecel op dit moment duur maakt, is dat hij een bepaalde dikte nodig heeft om licht op te kunnen vangen van de zon’, legt Polman uit. ´Is hij dunner, dan valt het licht er doorheen. Een aantal onderzoekers experimenteert nu met coatings die het zonlicht toch opvangen bij een geringe dikte van het basismateriaal.’
Een andere groep werkt aan de efficiëntie van zonnecellen. ‘Zo’n zonnecel zet zonlicht om in energie. Daarbij gaat nu nog relatief veel energie verloren aan warmte’, vertelt professor Mischa Bonn, die dit onderzoek leidt binnen AMOLF. ‘Wetenschappers hebben een manier bedacht om die opbrengst te vergroten: carrier multiplication. De warmte die vrijkomt bij omzetting wordt als het ware hergebruikt. Eén lichtdeeltje maakt meerdere elektronen vrij in plaats van de gebruikelijke één.’
Een efficiënte methode hiervoor zou het gebruik van quantum dots zijn. Dat zijn halfgeleider nanokristallen. ‘De meeste onderzoekers gingen uit van het belang van quantum dots voor de winning van zonne-energie’, verduidelijkt Bonn. ‘Wij ook. Maar gaandeweg ontdekten we dat quantum dots helemaal niet zo efficiënt zijn. Dat bleek uit een definitieve meting die we hebben gedaan. Eindelijk hebben wij de fysica achter het fenomeen carrier multiplication bloot gelegd.’
De vondst leverde gemengde reacties op bij vakgenoten. ‘Voor sommige collega’s zijn de poten ruw onder hun onderzoeksstoel vandaan gezaagd’, zegt Bonn. ‘Het is begrijpelijk dat we soms tamelijk emotionele reacties ontvingen.’
Hoe hevig de discussies ook woeden over quantum dots, AMOLF vervolgt haar weg naar het grote doel: een bijdrage leveren het oplossen van het energievraagstuk.
