Revolutie in zonne-energie: de Technische Universiteit Chemnitz doet onderzoek naar organische cellen!

Revolutie in zonne-energie: de Technische Universiteit Chemnitz doet onderzoek naar organische cellen!

Het onderzoek naar organische zonnecellen is de afgelopen jaren in een stroomversnelling gekomen, vooral aan de Technische Universiteit van Chemnitz, waar een team onder leiding van prof. dr. Carsten Deibel intensief werkt aan het vergroten van de efficiëntie van deze technologieën. De nadruk ligt hier op het begrijpen van langzame ladingsdragers, die verantwoordelijk zijn voor aanzienlijke transportweerstand. Dit fenomeen beïnvloedt zowel de vulfactor als de algehele prestaties van de zonnecellen. De resultaten van dit onderzoek worden gepubliceerd in gerenommeerde tijdschriften als ‘Reports on Progress in Physics’ en ‘Advanced Energy Materials’ om de wetenschappelijke gemeenschap van nieuwe inzichten te voorzien.

Interdisciplinaire samenwerking is een essentieel onderdeel van deze vooruitgang. Als onderdeel van de DFG-onderzoeksgroep “Printed & stable organische photovoltaics with non-fullereen acceptors – POPULAR” hebben experts van verschillende Duitse en Britse universiteiten gewerkt aan projecten die met ongeveer vijf miljoen euro worden gefinancierd. Het doel van deze groep is het verbeteren en optimaliseren van organische zonnecellen voor massaproductie.

De rol van organische zonnecellen

Organische zonnecellen, die bestaan ​​uit uniforme organische chemicaliën, met name koolwaterstofverbindingen zoals kunststoffen, bieden verschillende voordelen ten opzichte van conventionele technologieën. Vanaf augustus 2018 bedroeg hun efficiëntie 17,3%, wat lager is dan dat van anorganische zonnecellen, maar opvalt door de kosteneffectieve en veelzijdige productieprocessen. De eerste organische zonnecellen werden in 1985 ontwikkeld door Ching W. Tang en zijn nog steeds afhankelijk van geconjugeerde polymeren en fullerenen in hun lagen.

Eén van de grootste uitdagingen is de langzame beweging van de ladingdragers. Deze problemen kunnen worden omzeild door gebruik te maken van een donor-acceptorsysteem dat snelle ladingsoverdracht mogelijk maakt. De actieve laag van deze cellen wordt afgezet op een transparante, geleidende elektrode die de lichtabsorptie maximaliseert, terwijl een metalen elektrode de verzamelde ladingsdragers aan de andere kant van de laag verzamelt.

Innovaties en uitdagingen

Naast onderzoek aan de Technische Universiteit van Chemnitz doen instellingen als deze dit ook Fraunhofer Instituut voor zonne-energiesystemen innovatieve benaderingen voor de productie van organische zonnecellen. Ze werken aan goedkopere en milieuvriendelijkere materialen die betaalbaar zijn voor commercieel gebruik. De ontwikkeling van flexibele, lichtgewicht transparante cellen zou baanbrekende toepassingsgebieden kunnen openen, bijvoorbeeld als geïntegreerde oplossingen in raamsystemen of landbouwbeschermingsfolies die zowel bescherming bieden als bijdragen aan de energieopwekking.

Hoewel organische zonne-energie de afgelopen jaren vooruitgang heeft geboekt, blijft stabiliteit op de lange termijn een van de belangrijkste obstakels voor de commerciële doorbraak ervan. Bedrijven als Heliatek zijn opgericht om deze technologieën in massaproductie te brengen, maar er zijn nog steeds ontwikkelingen nodig om de levensduur en efficiëntie van deze cellen in zonlicht te optimaliseren. Het creëren van een stabiele marktomgeving voor organische zonnecellen vereist niet alleen technologische verbeteringen, maar ook economische strategieën om de kosten te verlagen.

De huidige ontwikkelingen laten zien dat levendigheid en innovatiekracht op het gebied van organische zonne-energie steeds belangrijker worden. Onderzoeksprojecten en bedrijven streven ernaar de uitdagingen te overwinnen en zo de voordelen van deze technologie voor bredere toepassing te realiseren.