Perovskiet zonnecellen: heilige graal of hype?

De zonne-energiewereld staat op zijn kop. In nog geen twee jaar tijd is het rendement van zonnecellen gemaakt van perovskietmaterialen omhooggeschoten tot meer dan 16 procent. Zo’n snelle stijging is uniek in de geschiedenis van de vele typen zonnecellen die in laboratoria zijn en worden ontwikkeld.

Een blok PerovskietDoor Wim Sinke en Albert Polman *

De opwinding is nog vergroot doordat het gerenommeerde blad Science perovskietzonnecellen als een van de belangrijke wetenschappelijke doorbraken van 2013 heeft betiteld. In Nederland besteedde onder meer de NRC er uitgebreid aandacht aan (in de bijlage “Wetenschap” van 15 maart en in de rubriek “Het groene panel” op 21 maart).

Wij delen het enthousiasme over de spectaculaire wetenschappelijke ontwikkeling van deze herontdekte familie van materialen. Het is volkomen terecht dat daaraan ook in Nederland op diverse plaatsen onderzoek wordt gedaan. Tegelijkertijd worden er in de media appels met peren vergeleken en is er sprake van kennelijk gebrek aan inzicht in wat zonnestroom goedkoop maakt.

Gevaar van overselling

Het gevaar van overselling en de daaropvolgende teleurstelling is aanwezig. “Kostendoorbraken” die werden voorspeld in de jaren tachtig (amorf silicium zonnecellen) en negentig (kleurstofzonnecellen) van de vorige eeuw zijn tot op de dag van vandaag bezig om een plaatsje op de markt te bevechten. Bovendien doen ze dat in een andere vorm dan waarin ze destijds zijn uitgevonden.

Een laboratoriumzonnecel is iets heel anders dan een commercieel verkrijgbaar zonnepaneel en een zonnepaneel is nog geen compleet zonnestroomsysteem. Panelen zijn, kort gezegd, onderling verbonden, zorgvuldig ingepakte en van elektrische aansluitingen voorziene  zonnecellen. Systemen zijn onderling verbonden, stormvast gemonteerde en van elektronica voor netaansluiting of elektriciteitsopslag voorziene zonnepanelen.

De opwekkosten van zonnestroom worden bepaald door de kosten en de prestaties van het systeem, niet van de cel. Zelfs gratis zonnecellen leveren geen goedkope zonnestroom als ze een te laag rendement, onvoldoende stabiliteit of een te korte levensduur hebben. Dat heeft meerdere nieuwe typen zonnecellen de weg naar de markt ernstig bemoeilijkt of zelfs onmogelijk gemaakt.

Hoogste rendement

Het hoogste rendement dat tot nu toe werd behaald met een laboratoriumzonnecel van perovskiet is op dit moment ruim 16%. Dat moet worden vergeleken met het record van bijna 26% voor kristallijn silicium, de dominante technologie op de markt. Commerciële silicium zonnepanelen halen een rendement van 15 tot 22%, afhankelijk van het type. De kosten van een compleet systeem worden voor ruwweg één derde bepaald door de materiaal- en fabricagekosten van de cellen. Goedkope zonnecellen leveren daarom niet automatisch goedkope stroom.

Het grootste deel van de kosten zit in de inpakking van cellen, draagconstructies, bekabeling, elektronica, installatiearbeid, etc. Bijna al die kosten worden lager (per opgewekte kilowattuur zonnestroom) naarmate het rendement van de cellen hoger is, want de installatie kan dan compacter worden gebouwd voor dezelfde elektriciteitsopbrengst.

De afgelopen jaren zijn de fabricagekosten en verkoopprijzen van siliciumpanelen drastisch gedaald en dat heeft ervoor gezorgd dat zelf opwekken van zonnestroom in Nederland nu al goedkoper is dan het inkopen van gewone stroom. Dat is een topprestatie van wetenschap en techniek en heeft een enorme hoeveelheid bloed, zweet en tranen gevergd. Toch zijn die panelen nog lang niet aan het einde van hun ontwikkeling.

Volledig nieuwe soorten zonnepanelen

Door combinaties met dunne-film technologieën en door de introductie van nanotechnologieën zal het paneelrendement kunnen toenemen tot 30% of meer. Samen met efficiënter materiaalgebruik en de toepassing van nieuwe materialen zal dat de kosten nog aanzienlijk verder verlagen. Verder hebben siliciumpanelen over decennia in de praktijk bewezen een zeer lange levensduur te hebben. Met deze perspectieven kunnen alle doelstellingen voor grootschalige inzet van zonnestroom worden gehaald en zelfs veel meer dan dat.

Samenvattend, de lat ligt hoog voor de introductie van volledig nieuwe soorten zonnepanelen; qua kosten, prestaties en levensduur. Daar komt bij dat de nu gebruikte perovskieten nog giftige stoffen bevatten. Voor grootschalige toepassing is dat ongewenst en zullen alternatieven gezocht moeten worden.  Met dit alles is overigens niets ten nadele van de ontwikkeling van perovskietzonnecellen en –panelen gezegd. Potentieel kunnen ze immers een belangrijke rol gaan spelen. De weg “van lab naar fab naar dak” is echter lang en vol struikelblokken.

Het is in het belang van de ontwikkeling van zonnestroom dat we koesteren wat we hebben en daarmee de broodnodige ervaring opdoen. Parallel kunnen we werken aan nieuwe technologieën. In Nederland verdubbelde het aandeel zonnestroom in de elektriciteitsproductie zowel in 2012 als in 2013; het is nu 0,5%. De uitdaging is om die stijgende trend met nog grotere snelheid voort te zetten.

Het echte werk moet dus nog beginnen. Als nieuwe technologieën zoals perovskieten goedkoper blijken te zijn dan de bestaande en net zo betrouwbaar en duurzaam, ligt de gigantische mondiale markt voor ze open. Als dat onverhoopt niet zo blijkt te zijn is er geen man over boord, want de gereedschapskist met technologieën en ideeën is al goed gevuld. Zonnestroom kan niet mislukken, perovskieten of niet.

*) Wim Sinke is manager programmaontwikkeling bij ECN Zonne-energie in Petten en als adviseur verbonden aan het FOM-Instituut AMOLF in Amsterdam. Albert Polman is programmaleider Lichtmanagement in Nieuwe Fotovoltaïsche Materialen bij AMOLF. Beiden zijn tevens als hoogleraar verbonden aan de Universiteit van Amsterdam.

Copyright foto: Rob Lavinsky / iRocks.com

6 gedachten over “Perovskiet zonnecellen: heilige graal of hype?

  • 17 oktober 2018 om 17:53
    Permalink

    AVALON ORGANICS 【維他命C透白護膚系列】維他命C清爽潔顏凝膠 Vitamin C Refreshing Facial Cleanser的商品介紹 UrCosme (@cosme TAIWAN) 商品資訊 AVALON ORGANICS,維他命C透白護膚系列,維他命C清爽潔顏凝膠 Vitamin C Refreshing Facial Cleanser

  • 18 oktober 2018 om 11:45
    Permalink

    打造紋理細緻、水潤柔嫩和有彈性、晶瑩煥白的肌膚。 油性肌膚使用

  • 20 oktober 2018 om 22:50
    Permalink

    橄欖The Body Shop® 我們的橄欖系列蘊含來自社群貿易的有機橄欖油,可滋潤及呵護您的肌膚。每款產品均散發出淡淡的清香,可單獨使用,亦可配合使用以營造濃郁香氣。我們的橄欖全效花果護理油採用精美樽裝,適用於身體、面部及頭髮,並加入質感輕盈的堅果油,瞬間滋潤肌膚,讓您打造無暇透亮的迷人妝容。首先使用泡沫豐厚的橄欖潔膚皂沖走一天的疲累,然後使用我們特有的橄欖身體潤膚霜滋潤及柔滑肌膚,令您散發淡淡果香。

  • 22 oktober 2018 om 05:35
    Permalink

    CO2激光(CO2 laser / 二氧化碳激光)的波長是10600nm,照射到皮膚上會被皮膚的水份吸收,瞬間將皮膚有問題的組織氣化。CO2激光可以用來消除各種皮膚問題包括疣、癦、痣、脂溢性角化、粉刺和汗管瘤等。當治療後,您的皮膚需要5至10天時間復原。期間保持傷口清潔便可。優點:CO2激光所切割的深度比刮除術較深,亦較精準。可以處理較深層的皮膚問題,例如去除癦、油脂粒、肉粒、疣、珍珠疣、角質增生等。其復原亦較快,減少留下疤痕的機會。它最大的優點在於,能夠進一步減少激光治療過程當中的熱損傷反應,提升了激光治療的安全性,治療過程中幾乎沒有疼痛感

  • 20 november 2018 om 19:13
    Permalink

    If it’s not Carlos Tevez, it’s Mario Balotelli keeping Manchester City manager Roberto Mancini busy. The Italian pair exchanged a few heated words before training at Carrington on Friday. Handing it to Balotelli! Mario and Mancini in the spotlight after crossed word at training

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.

Ontvang de nieuwsbrief van Groene Courant!