Op Nederlands dak valt opbrengst van veelbelovende 'superzonnecel' nog tegen

Perovskiet, een veelbelovend materiaal dat het rendement van zonnecellen kan helpen te verhogen, blijkt in de Nederlandse praktijk tegenvallende resultaten te boeken. In regio's waar veel bewolking is en de zon in de winter laag staat, presteert perovskiet in combinatie met silicium soms minder goed dan zonnecellen die alleen uit silicium bestaan. Onder ideale omstandigheden in het lab behalen deze zogenoemde tandemcellen juist hoge rendementen.

Zonnecellen Beeld anp

Perovskiet, een materiaal dat sinds een jaar of acht een stormachtige ontwikkeling heeft doorgemaakt in de toepassing bij zonnecellen, presteert optimaal bij een ander spectrum van het zonlicht dan silicium, dat al decennia het standaardmateriaal is. Door een dun laagje perovskiet bovenop een laag silicium te leggen, ontstaat een dubbellaags 'tandemcel' die in het testlab rendementen van 39 procent haalt. Silicium alleen komt tot ongeveer 27 procent, persovskiet tot maximaal 22 procent.

Maar de hoge rendementen in laboratoria verdampen zodra zo'n tandemcel op een Nederlands dak wordt gelegd. Sterker, bepaalde configuraties scoren hier zelfs iets (0,3 procent) slechter dan cellen die alleen uit silicium zijn vervaardigd, ontdekten onderzoekers Moritz Futscher en Bruno Ehrler van het Nederlandse Amolf-instituut. De onderzoekers keken naar de opbrengsten van tandemcellen op een dak in Utrecht en in Denver.

De tegenvallende opbrengst heeft te maken met de hoeveelheid bewolking in Nederland en doordat de zon hier in de winter lager staat, zegt onderzoeker Ehrler. Doordat de bovenste perovskietlaag onder deze omstandigheden minder goed presteert, remt hij ook de werking van de siliciumlaag eronder. 'Voor optimale prestaties moeten beide lagen ongeveer even goed werken', zegt Ehrler. Om dit ook in bijvoorbeeld Nederland te bereiken, moeten materialen daarom zo worden geoptimaliseerd dat ze elkaar niet tegenwerken, aldus de studie die deze week verscheen in ACS Energy Letters.

De prestaties van zonnepanelen worden doorgaans gemeten in het lab, waar gebruik gemaakt wordt van standaard 'zonlicht' met een standaardkleur en intensiteit. Door de variabelen gelijk te houden, zijn panelen onderling goed vergelijkbaar. Maar in de echte wereld verandert het zonlicht continu. Licht aan de evenaar is anders dan in het noorden, maar ook gedurende de dag veranderen intensiteit en lichtkleur, zegt hoogleraar fysische chemie René Janssen van de TU Eindhoven, die niet betrokken is bij de studie. 'In de ochtend is het licht roder, midden op de dag blauwer en 's avonds weer roder', aldus Janssen.

Hetzelfde geldt voor de intensiteit van het licht. 'Als je twee soorten zonnecellen hebt, dan reageren die anders op deze variabelen', zegt Jansen. 'Een tandemcel is hiervoor gevoelig, omdat de mindere cel in het tandem als een rem werkt, en daarmee het eindresultaat omlaag trekt.' Het is, zegt Janssen, net als op een echte tandem: als je twee mensen op een fiets zet, moeten die ook ongeveer even hard trappen om optimaal vooruit te komen.

Amolf-onderzoeker Bruno Ehrler zegt dat daarom nog veel energie gestoken moet worden in optimalisatie. Een verbetering met 4 procent is volgens hem relatief eenvoudig haalbaar, waardoor in Nederland rendementen van 30 procent behaald kunnen worden. 'Deze 4 procent lijkt weinig, maar is toch een enorme stap voorwaarts.'

Janssen zegt dat de uitkomsten van het onderzoek hem niet hebben verrast, maar dat het interessant is te weten hoe de getallen uitpakken. 'Bovendien laat de studie nog eens zien dat het verbeteren van het rendement niet eenvoudig is. Lang werd gedacht dat persovskiet de pot met de gouden eieren was, maar die blijkt niet om de hoek te liggen.'

Lees verder

Perovskiet: mogelijk een nieuw wondermateriaal voor zonnecellen
Een in 1839 al ontdekt kristal vormt, naar nu blijkt, een uitstekende en spotgoedkope basis voor zonnecellen. Internationaal een hype: het regent wetenschappelijke artikelen erover. Nu zijn Nederlandse labs er ook opgedoken. (+)

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@volkskrant.nl.