Persbericht van de Universiteit Utrecht
Debye Instituut / Faculteit Natuur- en Sterrenkunde
23 september 2003
Nieuwe zonnecel met aanzienlijk verbeterd rendement
Toevoeging van het element germanium aan het basismateriaal silicium leidt
tot betere resultaten in onder andere computerchips, fotodetectoren en
zonnecellen. Raul Jimenez Zambrano heeft door middel van computersimulaties
een nieuwe silicium-germanium zonnecel ontworpen die 48% beter presteert dan
eerdere silicium-germanium zonnecellen. Dit is vooral bereikt doordat de cel
zeer stabiel is en niet veroudert door invloed van licht. Jimenez Zambrano
promoveert op 8 oktober a.s. bij de faculteit Natuur- en Sterrenkunde.
Germanium
Silicium, bekend van de chip- en communicatietechnologie, is ruim voorradig
en goedkoop beschikbaar, en heeft een breed spectrum van toepassingen.
Steeds vaker blijkt dat toevoeging van het element germanium leidt tot
betere resultaten: silicium-germanium chips kunnen nog sneller rekenen,
fotodetectoren met ingebouwd germanium zijn 25% sneller dan detectoren van
puur silicium. Zonnecellen met amorf silicium-germanium hoeven maar half zo
dik te zijn als de cellen van puur amorf silicium, wat de productiekosten
omlaag brengt. Bovendien zijn silicium-germanium zonnecellen meer
betrouwbaar en hebben ze een hoger rendement.
Rendement verbeterd
Het promotieonderzoek van Raul Jimenez Zambrano, werkzaam bij Fysica van
Devices in het Debye Instituut, was gericht op amorf silicium-germanium voor
fotovoltaïsche toepassingen. De studie naar dit materiaal was zowel
experimenteel als theoretisch van aard. Door middel van computersimulaties
heeft hij een zonnecel ontworpen met een stapsgewijs verlopende hoeveelheid
germanium. Daarnaast is de atomaire ordening van het materiaal aangepast
door zorgvuldige controle van de depositieparameters, zodat de zonnecel heel
stabiel is en niet veroudert door de invloed van licht. Door deze twee
verbeteringen heeft hij de werking van silicium-germanium cellen met 48%
weten te verbeteren. In duurproeven waarin de cellen continu met kunstmatig
zonlicht worden belicht, is gebleken dat geen degradatie optreedt (de
opbrengst blijft binnen 3% van de beginwaarde). Dit succesvolle gebruik van
computermodellen in het simuleren van opto-elektronische gevolgen van
profielen in de materiaalcompositie opent de weg naar de ontwikkeling van
nieuwe stabiele en betere zonnecellen.
Energievraag
Er is een voortdurende groei in de energievraag, zowel in onze westerse
wereld als in de ontwikkelingslanden. Elektriciteit als energievorm is in
ontwikkelingslanden nog maar zeer beperkt beschikbaar, maar zelfs in Europa
en de V.S. kan de elektriciteitsvoorziening door de hoge vraag plotseling
uitvallen, zoals dat in deze zomer van 2003 daadwerkelijk gebeurde. Dit
maakt onderzoek noodzakelijk waarin duurzame energiebronnen worden
ontwikkeld die met name decentraal en in tijden van hoge
elektriciteitsbehoefte in de vraag voorzien. Zonnecellen, die licht
rechtstreeks en onderhoudsvrij in elektriciteit omzetten, zijn in dit
verband technologisch en economisch interessant.
Woensdag 8 oktober 2003 om 12.45 uur
Academiegebouw, Domplein 29, Utrecht
Promotie: 'Stable hydrogenated amorphous silicon germanium for photovoltaic
applications. Experimental and computational studies'.
Drs. R. Jimenez Zambrano, faculteit Natuur- en Sterrenkunde
Promotor: Prof.dr. R.E.I. Schropp; Co-promotor: Dr. J.K. Rath
Voorlichter Roy Meijer (030) 253 3705, r.meijer@csc.uu.nl
Universiteit van Utrecht