Springen naar inhoud

Doorbraak voor plastic zonnecellen


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Wien Ee

    Wien Ee


  • >1k berichten
  • 3133 berichten
  • VIP

Geplaatst op 13 mei 2012 - 09:06

Plastic zonnecellen kunnen net zo’n hoog rendement halen als ‘klassieke’ zonnecellen van silicium. Aan de hand van theoretische modellen hebben onderzoekers, laten zien welke wegen naar de ‘Next Generation’ plastic zonnecellen kunnen leiden.

Plastic zonnecellen hebben een paar belangrijke voordelen boven gewone zonnecellen van silicium. Ze zijn goedkoop te maken uit eenvoudige grondstoffen, licht en flexibel en dus te verwerken in bijvoorbeeld kleding of rugzakken. Maar de opbrengst is niet zo geweldig. Waar de gangbare zonnepanelen zo’n vijftien tot twintig procent van het zonlicht in energie omzetten, blijven plastic zonnecellen nu nog ruim onder de tien procent steken.

Rendement
'Er heerst een soort minderwaardigheidsgevoel onder wetenschappers die aan plastic zonnecellen werken', zegt hoogleraar organische chemie aan de Rijksuniversiteit Groningen prof. dr. Kees Hummelen, een van de pioniers van de plastic zonnecel. 'Ze denken dat hun zonnecellen nooit zo goed worden als die van silicium.' Rendementen boven de veertien procent lijken onmogelijk volgens veel deskundigen.
Het resultaat van alle berekeningen is een artikel dat omschrijft aan welke voorwaarden nieuwe materialen voor plastic zonnecellen moeten voldoen. Hoe die materialen er precies uitzien, is nog niet bekend. 'Daar zijn we natuurlijk mee bezig', zegt Hummelen. 'Maar dat is een enorme zoektocht. Daarom hebben we dit nu gepubliceerd, zodat zoveel mogelijk andere onderzoeksgroepen kunnen meezoeken.'
De berekeningen laten zien dat een plastic zonnecel met een rendement van meer dan twintig procent goed mogelijk is. 'Het betekent dat ze zelfs beter kunnen worden dan silicium zonnecellen', lacht Hummelen. Hij wijst op een schoudertas met een plastic zonnecel zo groot als een A4-tje erop. 'Daar kan je nu net je iPod mee opladen. Met de Next Generation plastic zonnecellen moet je laptop erop kunnen lopen.'

Ingeving
Hummelen, leider van de begin 2011 gestarte FOM-focusgroep die de komende tien jaar werkt aan de ‘Next Generation’ organische zonnecel, kreeg twee jaar geleden een ingeving die leidde tot een uitgebreid theoretisch onderzoek naar de mogelijkheden van zonnecellen die uit organische moleculen en/of polymeren (plastics) bestaan. 'Traditioneel gebruiken onderzoekers in dit veld apolaire verbindingen om hun zonnecellen te maken.' Dit zijn olieachtige stoffen, waarin bijvoorbeeld geladen ionen slecht oplossen. 'Maar zo kunnen ze ook elektrische ladingen maar moeilijk verwerken.' En dat is precies wat een zonnecel goed moet doen: vrije ladingen, die het invallend zonlicht in de zonnecel produceert, moeten netjes naar buiten worden geleid.

Computermodel
Samen met zijn collega’s bekeek Hummelen wat er zou gebeuren wanneer ze het zonlicht met polaire of polariseerbare moleculen zouden opvangen. Net als bijvoorbeeld water zijn die ongeladen, maar ze hebben wel een plus- en een minpool of ze kunnen die gemakkelijk tijdelijk vormen. Het materiaal krijgt daardoor een hoge diëlektrische constante. Het onderzoek gebeurde met behulp van een computermodel dat de efficiëntie waarmee nieuwe materialen zonlicht in stroom omzetten kan uitrekenen. De uitkomst was dat door gebruik van zulke materialen de efficiëntie van de zonnecellen er flink op vooruitging.

Minimaal energieverlies
Verder keken de onderzoekers nog naar een aantal eigenschappen van het lichtgevoelige materiaal, zoals de kleur en de manier waarop donor en acceptor samenwerken. In een zonnecel ontstaat stroom doordat een lichtdeeltje (foton) een elektron in het donormateriaal extra energie geeft. Daarna kan het overspringen naar een acceptor, die daarmee een negatieve lading krijgt. 'De sprong die zo’n elektron maakt kost energie. Door donor en acceptor optimaal op elkaar af te stemmen, kun je het energieverlies minimaliseren.
Daarnaast veranderen sommige moleculen van vorm wanneer ze een elektron opnemen of afstaan. 'Dat kost ook energie, die in de vorm van warmte verloren gaat. Terwijl je wilt dat de cel zoveel mogelijk stroom produceert', zegt Hummelen. Ook hierbij is berekend hoe groot de vormverandering mag zijn om niet te veel efficiëntie te verliezen.

Geplaatste afbeelding
A modest increase in the dielectric constant of the materials slows down all recombination mechanisms such that, taken together with energy level optimization, efficiencies of over 20% can be realized. Ultimately the difference in performance between organic and inorganic solar cells may vanish.




Wetenschappelijke publicatie:
L. J. A. Koster, et al.: Pathways to a New Efficiency Regime for Organic Solar Cells


Bron:
Rijksuniversiteit Groningen

Veranderd door confusie, 15 mei 2012 - 08:06

Heb je interesse in journalistiek? Wij zoeken versterking! Speurwerk, deel van het team, meer weten: klik.

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8805 berichten
  • VIP

Geplaatst op 13 mei 2012 - 12:56

Waarom hameren ze altijd zo op rendement?

De feitelijke bruikbaarheid in grootschaliger energieproductie is eigenlijk alleen afhankelijk van de kosten per geproduceerde watt, en de levensduur. Als je die cellen zo goedkoop maakt dat je ze gewoon op een (desnoods plat) dak kunt leggen (vergeet het voordeel van de ideale hoek om constructiekosten te sparen) is er heel veel energie te winnen. Of je nou 2 m2 aanlegt met 15% rendement of 10 m2 met 3% maakt niets uit zolang er nog zoveel onbedekt dak beschikbaar is.
Victory through technology

#3

Marko

    Marko


  • >5k berichten
  • 8937 berichten
  • VIP

Geplaatst op 15 mei 2012 - 05:22

Je hebt deels gelijk dat dat niet uitmaakt. Maar als je rendement 5 keer zo laag is, moet je ook 5 keer zo veel, en 5 keer zo goedkoop produceren. Dat krijg je niet zomaar voor elkaar.

Bovendien: Onbedekt dak volleggen is (voor de eigenaar van dat dak) alleen interessant als je er ook een substantiële hoeveelheid van de energie die onder dat dak wordt gevraagd mee kunt produceren.


Ze hameren ook niet per se op rendement, maar waar het om organische zonnecellen gaat is het in verhouding lage rendement we het breekpunt. Ze zijn gemakkelijker te produceren dan silicium-cellen omdat je de materialen in principe kunt printen (in plaats van opdampen), maar tegelijkertijd valt er aan die kant van de medaille ook niet veel vooruitgang te boeken.

Qua rendement wel. Het record staat op een procent of 8 voor een enkellaags-cel, en stijgt weliswaar bijna jaarlijks, maar ook steeds maar mondjesmaat. Lang (zie ook het nieuwsbericht) werd ook gedacht dat het theoretisch maximum sowieso niet boven 15% zou liggen. Als er nieuwe handvaten zijn om dit maximum op te rekken is dat een enorm winstpunt.

Cetero censeo Senseo non esse bibendum


#4

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8805 berichten
  • VIP

Geplaatst op 16 mei 2012 - 01:40

Of een hoger theoretisch rendement enig voordeel biedt is vooral afhankelijk van de kosten om dat in de praktijk op de markt te brengen. Silicium zonnecellen van exceptioneel rendement zijn nuttig, maar eigenlijk alleen in de ruimte waarbij de ernorme energierekening van de lancering erbij komt.

Wat het volleggen van daken betreft: Dat is interessant voor de eigenaar van het dak zolang het zich in redelijke tijd terugbetaalt, ongeacht of de energie nou in dat pand zelf gebruikt wordt of niet. Hierbij is natuurlijk wel de kanttekening dat je nu mag terugleveren aan het net en daarbij zelfs de energiebelasting terugkrijgt. Het zou best kunnen dat je in de toekomst geen belasting meer terugkrijgt, en zelfs moet betalen voor de upstream transportkosten.
Victory through technology

#5

Marko

    Marko


  • >5k berichten
  • 8937 berichten
  • VIP

Geplaatst op 16 mei 2012 - 02:30

Of een hoger theoretisch rendement enig voordeel biedt is vooral afhankelijk van de kosten om dat in de praktijk op de markt te brengen.


Zeker, maar laat ik het dan zo stellen: Het hogere theoretische rendement is niet zo belangrijk, wel belangrijk is deze nieuwe theoretische inzichten nieuwe mogelijkheden bieden om het rendement van de bestaande cellen te vergroten. Of en wanneer dit commercieel interessant wordt is natuurlijk altijd de vraag bij wetenschappelijk onderzoek, maar ik zie de bedrijven die polymere zonnecellen maken als paddestoelen uit de grond schieten, en dat zal ook niet voor niets zijn.

Silicium zonnecellen van exceptioneel rendement zijn nuttig, maar eigenlijk alleen in de ruimte waarbij de ernorme energierekening van de lancering erbij komt.


Dat is wel een totaal andere onderzoeksrichting. Daar gaat het echt enkel om, zoveel mogelijk energie uit een bepaald oppervlak te halen. "Geld speelt geen rol" om met een beroemde beer te spreken.

Wat het volleggen van daken betreft: Dat is interessant voor de eigenaar van het dak zolang het zich in redelijke tijd terugbetaalt, ongeacht of de energie nou in dat pand zelf gebruikt wordt of niet.


Maar als het maar een miniem deel van de energievraag kan ondervangen, zal het zich nooit in redelijke tijd terugbetalen.

Cetero censeo Senseo non esse bibendum


#6

benb

    benb


  • >250 berichten
  • 926 berichten
  • Verbannen

Geplaatst op 16 mei 2012 - 07:38

Maar als het maar een miniem deel van de energievraag kan ondervangen, zal het zich nooit in redelijke tijd terugbetalen.

Het toeval betreffende dit artikel is, dat ik de laatste tijd zit te denken aan het ja of nee toepassen van zonne-energie. Ik kan daarvoor een deel van het dak gebruiken, dat is plm 70 m2. Dat kan eventueel 210 m2 worden,

Ik heb mij daar nog niet in verdiept, maar wat is de berekening om te kunnen besluiten dit eventueel toe te gaan passen. Wanneer is het zinnig ?

Veranderd door benb, 16 mei 2012 - 07:43

nothing will change without a rebel

#7

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8805 berichten
  • VIP

Geplaatst op 17 mei 2012 - 13:28

Op zich lijkt me dat niet moeilijk uit te rekenen, alleen moet je de opbrengst per m2 per jaar zien te bemachtigen. Dat kan waarschijnlijk alleen van de fabrikant, maar het hangt natuurlijk ook af van het aantal zonuren per jaar... ik neem echter aan dat daarvoor een praktijkgemiddelde gebruikt wordt zodat je vooraf kunt inschatten hoeveel kWh er per jaar uit komt.

Voor hoeveel je die kWh kunt verkopen is echter een lastig punt: Afgezien van de energieprijs is het ook afhankelijk van overheidsbeleid. Momenteel is het zo dat je mag terugleveren aan het net en daarbij het consumenten kWh tarief terugkrijgt, inclusief energiebelasting, en inclusief transportkosten. Of dat het geval blijft is natuurlijk de vraag - zeker als het een grote vlucht neemt kan de overheid besluiten dit voordeel weg te nemen omdat het teveel inkomenstenderving oplevert.

Verder is het handig om te weten hoe lang die panelen mee gaan. Waarschijnlijk zal dat per specificatie 30 jaar zijn, en alles wat ze daarna langer mee gaan is een gratis extra. Tijdens die 30 jaar heb je wellicht ook kosten aan wisselrichters, een keer schoonmaken, verzekering tegen hagelinslag (?), etc.

Uit al die getallen komt een redement, een percentage opbrengst per jaar voor de gedane investering. Hoeveel je minimaal eist hangt natuurlijk van je beleggingsstrategie af - om de investering zonder verlies af te schrijven moet je toch al snel een procent of 6 halen (dwz afschrijven in 30 jaar, investering lenen tegen 3% netto).
Victory through technology

#8

benb

    benb


  • >250 berichten
  • 926 berichten
  • Verbannen

Geplaatst op 17 mei 2012 - 13:51

Op zich lijkt me dat niet moeilijk uit te rekenen, alleen moet je de opbrengst per m2 per jaar zien te bemachtigen. Dat kan waarschijnlijk alleen van de fabrikant, maar het hangt natuurlijk ook af van het aantal zonuren per jaar... ik neem echter aan dat daarvoor een praktijkgemiddelde gebruikt wordt zodat je vooraf kunt inschatten hoeveel kWh er per jaar uit komt.

Voor hoeveel je die kWh kunt verkopen is echter een lastig punt: Afgezien van de energieprijs is het ook afhankelijk van overheidsbeleid. Momenteel is het zo dat je mag terugleveren aan het net en daarbij het consumenten kWh tarief terugkrijgt, inclusief energiebelasting, en inclusief transportkosten. Of dat het geval blijft is natuurlijk de vraag - zeker als het een grote vlucht neemt kan de overheid besluiten dit voordeel weg te nemen omdat het teveel inkomenstenderving oplevert.

Verder is het handig om te weten hoe lang die panelen mee gaan. Waarschijnlijk zal dat per specificatie 30 jaar zijn, en alles wat ze daarna langer mee gaan is een gratis extra. Tijdens die 30 jaar heb je wellicht ook kosten aan wisselrichters, een keer schoonmaken, verzekering tegen hagelinslag (?), etc.

Uit al die getallen komt een redement, een percentage opbrengst per jaar voor de gedane investering. Hoeveel je minimaal eist hangt natuurlijk van je beleggingsstrategie af - om de investering zonder verlies af te schrijven moet je toch al snel een procent of 6 halen (dwz afschrijven in 30 jaar, investering lenen tegen 3% netto).

OK dank je wel voor je uiteenzetting. Er zijn teveel variabelen voor een concreet doorsnee antwoord begrijp ik.

Maar terugkijkend naar de afgelopen jaren bv 10 jaar, is daar iets over te zeggen of te vinden. Ik heb zelf daar nog geen initiatief voor genomen moet ik bekennen.
nothing will change without a rebel

#9

benb

    benb


  • >250 berichten
  • 926 berichten
  • Verbannen

Geplaatst op 17 mei 2012 - 18:44

Informatie via Wikipedia over het rendement van zonnepanelen, het break even point zou op 10 à 15 jaar liggen:

http://nl.wikipedia....ki/Zonnepanelen

Maar mijn idee is dat je na die 10 à 15 jaar weer betere zonnepanelen kunt verkrijgen, ook weer met een bepaald break even point. En revolverend.

Welke zin heeft dan eigenlijk ?
nothing will change without a rebel

#10

Ger

    Ger


  • >5k berichten
  • 16444 berichten
  • Technicus

Geplaatst op 17 mei 2012 - 19:45

Maar mijn idee is dat je na die 10 à 15 jaar weer betere zonnepanelen kunt verkrijgen, ook weer met een bepaald break even point. En revolverend.

Welke zin heeft dan eigenlijk ?

Geldt dat niet voor elk apparaat?
"Knowledge speaks, but wisdom listens."
- Jimi Hendrix -

#11

benb

    benb


  • >250 berichten
  • 926 berichten
  • Verbannen

Geplaatst op 17 mei 2012 - 19:52

Dan hou ik deze case alleen nog het ondersteunen van een politieke ideologie over...
nothing will change without a rebel

#12

DePurpereWolf

    DePurpereWolf


  • >5k berichten
  • 9240 berichten
  • VIP

Geplaatst op 17 mei 2012 - 22:19

Nee, die conclusie is fout.

Ook al zijn er over 15 jaar betere panelen te koop, is dat geen reden om nu geen paneel te kopen.

Anders zou ik nooit een pc kopen.

#13

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8805 berichten
  • VIP

Geplaatst op 19 mei 2012 - 00:50

Wat er al dan niet in de toekomst beschikbaar komt hoeft niet van invloed te zijn inderdaad.

Je kunt uitrekenen of de aanschaf van een installatie die nu te koop is loont aan de hand van verwachte opbrengst, levensduur en rentestand.

Uiteraard zou over 5 jaar kunnen blijken dat de opbrengst op dat moment nog hoger zou zijn geweest terwijl je dak dan bezet is met een oude installatie, maar dat neemt niet weg dat die oude installatie een rendabele investering was, is, en blijft.
Victory through technology

#14

benb

    benb


  • >250 berichten
  • 926 berichten
  • Verbannen

Geplaatst op 19 mei 2012 - 06:23

Iedere calculatie klopt op het moment van het maken. Ikzelf heb dat ook gedaan om mijn zakelijke doelen te halen. Calculaties voor mijzelf en calculaties voor anderen, bv een bank: wat wil je horen wat wil je lezen, zeg het maar !

Zoals je al zei zijn er variabelen die de toekomst daarvan gaan beïnvloeden en gaan bepalen. Eén van de variabelen is de overheid en bijbehorende vrienden, daar heb ik dus geen grip op. De overheid is geen betrouwbare zakenpartner, daar kun je geen vaste afspraken mee maken. Ze doen waar ze zin in hebben en wat ze moeten doen om aan geld te komen.

15 jaar is te lang voor een investering, je moer er eerder uit kunnen stappen. Los nog even van het afschuwelijke gezicht van en op een pand midden in de natuur.
nothing will change without a rebel

#15

Ger

    Ger


  • >5k berichten
  • 16444 berichten
  • Technicus

Geplaatst op 19 mei 2012 - 12:43

Los nog even van het afschuwelijke gezicht van en op een pand midden in de natuur.

En dakpannen zijn wel mooi? Of een schoorsteen? Of een dakraam?
"Knowledge speaks, but wisdom listens."
- Jimi Hendrix -





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures