.){kind=link}
Wetenschappers van de Universiteit van Pennsylvania maken zonnecellen van een ongewoon materiaal - conventioneel tweedimensionale dichalcogeniden van overgangsmetalen (DPM). Deze materialen hebben een relatief lage efficiëntie van het omzetten van licht in elektriciteit, maar ze zijn honderd keer lichter dan moderne silicium fotopanelen. Voor de ruimte is een laag gewicht een doorslaggevend voordeel. Maar er is nog werk aan de winkel op panelen met DPM.
De dikte van de DPM-film is niet meer dan enkele atomen. Dit is enkele ordes van grootte dunner dan de silicium- of galliumarsenidelaag in moderne fotopanelen. Hiermee is het mogelijk om DPM-zonnecellen honderd keer of meer lichter te maken. Om de menselijke aanwezigheid in de ruimte uit te breiden – in een baan om de aarde, op de manen en andere planeten – zal het gewicht van de vracht die vanaf de aarde wordt vervoerd van cruciaal belang zijn. De tijd zal komen en silicium in ruimte-energie zal moeten worden opgegeven. En dan, zo zijn de onderzoekers zeker, komt de gouden eeuw van lichte fotopanelen gemaakt van dichalcogeniden van overgangsmetalen.
DPM-materialen hebben echter een belangrijk nadeel. Alle fotocelmonsters die tot nu toe op hun basis zijn gemaakt, vertoonden een efficiëntie van niet meer dan 5%. Qua gewicht is het nog steeds beter dan silicium, maar in het ideale geval moet de efficiëntie van het veelbelovende materiaal omhoog, wat bijvoorbeeld kan door de structuur van de fotocel te optimaliseren. Dit is precies wat wetenschappers van de Universiteit van Pennsylvania deden en tastbaar succes boekten - ze stelden een structuur voor van een DPM-cel met een efficiëntie van 12%.
Er moet worden verduidelijkt dat de vermelde efficiëntie werd bereikt op het digitale model van de fotocel. De onderzoekers besloten om niet met experimenten te beginnen, maar met modellering, wat in zekere zin logisch is - zo is het goedkoper en sneller. Maar op basis van het digitale model en de ontwikkelde methoden hebben experts er alle vertrouwen in dat zij of hun collega's de komende vier tot vijf jaar fysieke monsters van zonnecellen uit dichalcogeniden van overgangsmetalen kunnen presenteren met een efficiëntie van minimaal 10% .
Het geheim van de ontwikkeling, waarover de wetenschappers vertelden in het laatste nummer van het tijdschrift Device, ligt in de meerlaagse structuur van het element (film op film, wanneer talloze herreflecties van fotonen beginnen te werken), evenals in de ontwerp van de elektroden, wat het mogelijk maakt om excitonen - de belangrijkste actieve elementen van tweedimensionale DPM-structuren - effectief te beheersen. Maar dit alles staat nog op papier. We wachten op de praktische uitvoering.
Lees ook: