29 apr. 2011
2 minuten
Onderzoekers van het MIT hebben een manier gevonden om het rendement van de vermogensconversie van zonnecellen significant te verbeteren. Daarvoor maken zij gebruik van kleine virussen die gedetailleerd assemblagewerk uitvoeren op microscopisch niveau.
Als op een zonnecel zonlicht valt komen er elektronen vrij, die kunnen worden gebruikt voor het produceren van elektrische stroom. De MIT-onderzoekers houden zich bezig met de ontdekking dat koolstof nanobuisjes het rendement kunnen verbeteren bij het verzamelen van die elektronen van het oppervlak van de cel. Bij eerdere pogingen om nanbouisjes te gebruiken stuitte men echter op twee problemen. Ten eerste onstaat er bij het maken van koolstof nanobuisjes in het algemeen een mengsel van twee typen: sommige zijn halfgeleider en andere metalen, dus altijd geleidend. De halfgeleidende nanobuisjes verbeteren de prestaties van de zonnecel, terwijl de metallische juist het tegenovergestelde effect hebben. Bovendien hebben nanobuisjes de neiging om samen te klonteren en ook dat beperkt het rendement.
Ordening
Hier brengen virussen redding. Xiangnan Dang en Hyunjung Yi, die werken in het team van energieprofessor Angela Belcher, ontdekten dat een genetisch gemodificeerde versie van het virus M13 kan worden gebruikt om de ordening van de nanobuisjes te beïnvloeden. Zo kunnen de beide typen buisjes worden gescheiden en wordt ook voorkomen dat ze samenklonteren.
De onderzoekers experimenteerden met een systeem op basis van een type zonnecel dat bekend is als dye-sensitized zonnecel. Dat is een lichtgewicht, goedkoop type, waarvan de actieve laag is samengesteld uit titaniumdioxide in plaats van het gebruikelijke silicium. Maar dezelfde aanpak zou volgens de onderzoekers kunnen worden gebruikt bij andere typen cellen, waaronder kwantumdot en organische cellen. In hun proeven met de door virussen gebouwde sstructuren steeg het vermogensconversierendement van 8% naar 10,6%, – een verbetering van ruim 30%.
Deze drastische verbetering treedt al op terwijl de virussen en de nanobuisjes nog maar 0,1% uitmaken van het gewicht van de complete cel. "Met een beetje biologie kom je een heelt eind’, constateert Belcher. De verwachting is dat nog een hoger rendement kan worden gehaald.
Meer informatie
Virus-templated self-assembled single-walled carbon nanotubes for highly efficient electron collection in photovoltaic devices, Xiangnan Dang, Hyunjung Yi, Moon-Ho Ham, Jifa Qi, Dong Soo Yun, Rebecca Ladewski, Michael S. Strano, Paula T. Hammond & Angela M. Belcher, Nature Nanotechnology (2011) doi:10.1038/nnano.2011.50
Anderen lazen ook
