De krant die je leest van A tot Z
Zaterdag 5 december, 2020

zaterdag 24 oktober 2020

Column:

Wetenschap & Samenleving – rubriek Heiko Jan Mein (fysisch chemicus in Haren)

Door: Redactie

Zonnepanelen

Steeds meer (woon)gebouwen, apparatuur en andere toepassingen maken tegenwoordig gebruik
van energie opgewekt door zonnecellen (of zonnecel-panelen). Vaak als aanvulling op andere
energiebronnen. Veelgebruikte zonnecellen hebben een meer-lagen-systeem van zogenaamde
halfgeleiders, zoals silicium/fosfor en silicium/borium. Rond 1941 ontwikkelde de wetenschapper
Russell Ohl de eerste zonnecel op basis van zo’n lagensysteem. Het principe ervan berust op het
‘foto-elektrisch-effect’, wat inhoudt dat licht uit metalen elektronen kan vrijmaken. Een effect dat
100 jaar geleden beschreven werd door Albert Einstein en waarvoor hij in 1921 de nobelprijs ontving.

Pas sinds enkele decennia zijn zonnecellen technisch goed genoeg om effectief toe te passen.
In een zonnecel veroorzaakt zonlicht in de bovenlaag een elektronenoverschot. Door een
elektronentekort in de onderlaag, ontstaat vervolgens een stroom en heb je een energiebron. Eén
zonnecel levert weinig stroom, maar een hoog-rendement-paneel kan zo’n 155 kWh/m 2 /jaar
produceren. Nederland telt 16 miljoen zonnepanelen op gebouwen (met relatief veel in Utrecht en
Groningen), dat goed is voor 3,8 TWh aan groene-stroom.

Een nieuwe ontwikkeling is de dunne-laag-zonnecel, die toegepast kan worden op smartphones of
rekenmachines bijvoorbeeld, maar wellicht straks ook als zonnecel-laag op dakpannen. Er wordt veel
geëxperimenteerd met stoffen-combinaties, zoals cadmium-telluride, cadmium-sulfide, zachte
vormen van silicium en het (relatief goedkope) halfgeleider-mineraal perovskiet. De stoffen worden
vervolgens aangebracht op dunne glas- of metaalfolies voor verschillende toepassingen. Hoewel deze
dunne flexibele zonnecellen heel interessant zijn, vormt de giftigheid van sommige stoffen nog een
probleem. Verder wordt onderzoek gedaan naar zonnecellen met verschillende nanomoleculaire
stoffen, kwantumdots, die ondermeer toegepast worden in QLED-beeldschermen. De werking is
gebaseerd op wetten uit de kwantummechanica. Speciale vensters met een (onzichtbaar) laagje
kwantumdot-korreltjes zouden dan stroom kunnen genereren. Prachtige technieken allemaal, maar
door de relatief lage energieopbrengst en kostbare productieprocessen, nog ongeschikt voor grotere
toepassingen. De ontwikkelingen gaan door, maar het grote energievraagstuk zal door zonnecellen
niet opgelost kunnen worden. Zonne-energie blijft voorlopig een mooie vorm van duurzame
energieopwekking, waarmee nu ruim 9 % van de energiebehoefte wordt gedekt.

Geen reacties

Wilt u reageren?




Wij plaatsen alleen inhoudelijke reacties. Reacties met voornamelijk slogans en kreten worden niet gepubliceerd.