Zonne-energie is de afgelopen tien jaar enorm in populariteit gegroeid en neemt elk jaar met ongeveer 40 procent toe. Het is momenteel goed voor ongeveer 1 procent van de totale energie-uitgaven van de wereld.
gerelateerde inhoud
- Met behulp van Kirigami, de Japanse kunst van het snijden van papier, om betere zonnepanelen te bouwen
Maar de technologie is nog steeds duur. Zelfs als zonnepanelen zelf in prijs zijn gedaald, blijven de installatiekosten hoog - tot 80 procent van de kosten voor het verkrijgen van zonnepanelen komt van de installatie zelf, waarbij zware panelen worden bevestigd aan vaak hellende oppervlakken zoals daken.
Professor Vladimir Bulović en zijn MIT-collega's Joel Jean en Annie Wang waren geïnteresseerd in het omgaan met deze hoge installatiekosten en andere problemen toen ze op weg waren om een ultralichte zonnecel te maken.
"Als je [een zonnecel] erg licht zou kunnen maken, zou je in principe een zeer grote zonnecel kunnen maken die op iemands dak of in een veld kan worden uitgerold, " zegt Bulović. "Dan is de installatie misschien net zo eenvoudig als het niet-afgerolde paneel op het dak nieten."
Bulović en zijn team hebben de eerste stap in de richting van dit doel gezet. Ze hebben een zonnecel gemaakt die zo licht is dat hij letterlijk bovenop een zeepbel kan zitten zonder hem te laten barsten. Het is slechts 2, 3 micron dik, of 1/30 tot 1/50 de dikte van een mensenhaar. Het is zo dun dat het in theorie op bijna elk oppervlak kan worden gebruikt, zelfs ongelooflijk delicate oppervlakken - ballonnen, kleding, papier en menselijke huid.
Het team wist dat de sleutel tot de ultralichte zonnecel ligt in het vervangen van een zwaar substraat - het materiaal, meestal glas, waarop de zonnecellagen worden gevormd - door een lichtere. Ze zouden ook een kamertemperatuurproces moeten gebruiken om de zonnecellen te maken, omdat het hogetemperatuurproces dat wordt gebruikt om conventionele zonnecellen te maken, lichtere substraten zou smelten of beschadigen.
Het materiaal dat het team uiteindelijk heeft gekozen omwille van het proof of concept was paryleen, een flexibel polymeer vergelijkbaar met, maar veel dunner dan Saran wrap. Werkend bovenop een plak glas legden ze een zeer dunne laag zonnecelmateriaal op de paryleen in een vacuümkamer en verzegelden het vervolgens met een andere laag paryleen. Ze trokken vervolgens de sandwich met zonnecellen van het glas.
De resulterende ultralichte zonnecel kan 6 watt vermogen per gram genereren, ongeveer 400 keer meer dan zijn conventionele tegenhanger. Het nieuwe proces wordt gedetailleerd beschreven in het tijdschrift Organic Electronics.
De volgende stap zal zijn om erachter te komen hoe de ultralichte zonnecellen in grotere hoeveelheden kunnen worden vervaardigd. De methode die wordt gebruikt om het zonnecelmateriaal op het substraat af te zetten, is momenteel vrij traag en moet worden versneld om efficiënter grotere ultralichte zonnecellen te produceren. Het team moet ook verschillende substraten testen op sterkte en duurzaamheid.
"We moeten bewijzen dat het een aantal jaar gestaag kan werken, zoals nodig is voor draagbare toepassingen, " zegt Bulović.
De ultralichte zonnecellen kunnen nuttig zijn in gebieden waar het gewicht van het grootste belang is, zoals op ruimteschepen. Ze kunnen worden gebruikt om gewone huishoudelijke apparaten van stroom te voorzien - elektronisch aanraakpapier, touchpads, sensoren - zonder gewicht en bulk toe te voegen. Ze kunnen mogelijk ook worden gecombineerd met een andere innovatie van Bulović - transparante zonnecellen - om een bijna onzichtbare energiebron op vrijwel elk oppervlak te creëren.
"Ons doel is om opnieuw te bedenken wat een zonnecel is en opnieuw te bedenken hoe zonnetechnologie kan worden ingezet, " zegt Bulović.
De ingenieur schat dat het ongeveer tien jaar zal duren voordat de technologie van zijn team mainstream wordt.
"Om van deze structuur naar een grotere te gaan, kunnen we ons zeker voorstellen wat er nodig is om daar te komen", zegt hij. “Er is geen significant aantal onbekenden. De taken die voor ons liggen moeten overwonnen worden. '
