Doorbraak maakt zonnepanelen beter

Wetenschappers van het Chinese zonnetechnologiebedrijf LONGi Green Energy Technology Co., Ltd hebben een nieuw type zonnecel ontwikkeld die wel eens voor een doorbraak zou kunnen zorgen in de wereldwijde overgang naar duurzame energie.

De nieuwe zonnecel is gemaakt van hetzelfde materiaal als 95% van alle huidige zonnecellen, maar presteert veel beter, met een efficiëntie van 26,81 procent. Deze innovatie onderbouwt de cruciale rol van zonnecellen in de energietransitie.

Het rapport over deze doorbraak is het resultaat van een unieke internationale samenwerking tussen LONGi –één van 's werelds meest toonaangevende producenten van hoogwaardige zonnecellen- in samenwerking met de Sun Yat-Sen University (SYSU) en de Technische Universiteit Delft (TU Delft). Het team optimaliseerde het ontwerp van de zonnecel door gebruik te maken van een sterk verbeterde 'nanokristallijn-silicium gatencontactlaag'. Zo'n nieuwe laag was al langer bekend als een theoretische mogelijkheid, maar werd nooit eerder succesvol in de praktijk gebracht.

Deze nieuwe laag zorgt voor veel minder weerstand in de geleiding van elektriciteit en dit resulteert in een hoger stroomomzettingsrendement dan alle andere soorten zonnecellen op basis van kristallijn-silicium. Onderzoekers van LONGi ontwikkelden deze nieuwe technologie op standaard siliciumwafers van industriële kwaliteit, waardoor de technologie vrijwel onmiddellijk toepasbaar is bij de productie van zonnepanelen. De verbeterde prestaties van deze cel zijn significant in vergelijking met vorige technologieën, en dit zorgt voor een enorme stap vooruit in de omzettingsefficiëntie, van maar liefst 1,5 procent.

Wetenschappers van SYSU ontdekten dat de cellen met de nieuwe lagen beter elektriciteit geleiden omdat zij een lage activeringsenergie hebben als zij precies goed zijn geplaatst. Zij onthulden dat het bulk-Augerproces steeds belangrijker wordt naarmate de oppervlakte-recombinatie afneemt in sterk gepassiveerde silicium heterojunctie zonnecellen. Met andere woorden, de bereikte kwaliteit van de oppervlaktepassivering is zo groot dat de vulfactor en het omzettingsrendement kunnen worden verbeterd

Geavanceerde modellering, uitgevoerd door onderzoekers van de TU Delft, speelde een centrale rol bij het realiseren van de innovatie. Met nieuwe modellen kon het team de energiebarrières op de interfaces -die de achterste verbinding van de LONGi-zonnecel vormen-, gedetailleerd in kaart brengen. Op deze manier kon het verzamelpad van gaten over de interfaces worden geanalyseerd, wat de uitstekende prestaties van het apparaat verklaart.