Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek



Nieuwe methode verhoogt opbrengst zonnecellen

Scheikundigen hebben in een NWO-project van het Prioriteitsprogramma Zonnecellen voor de 21e Eeuw een nieuwe methode ont-wikkeld waarmee het rendement van zonnecellen kan worden verhoogd. De onderzoekers aan de Wageningen Universiteit koppelden daartoe een flinterdunne laag organisch materiaal aan het silicium van de zonnecel. Deze laag voorkomt dat een reeds opgewekt spanningsverschil verloren gaat. De slechts één molecuul dikke laag opent bovendien perspectief voor toepassingen in sensoren.

De met zonlicht opgewekte elektriciteit in een zonnecel is moeilijk volledig te behouden, waardoor de hoeveelheid stroom die de zonnecel kan leveren daalt. Het grootste verlies treedt op aan het oppervlak van het silicium in de cellen. De opgewekte elektrische ladingen in het silicium (negatief geladen elektronen en positief geladen gaten) recombineren gemakkelijk, waardoor het rendement zakt. Reden voor de Wageningse onderzoekers om het siliciumoppervlak zodanig te bewerken (te passiveren) dat verhinderd wordt dat de met zonlicht gegenereerde, bewegende ladingen in het silicium weer samensmelten.

De onderzoekers ontwikkelden een nieuwe methode om zonnecellen te passiveren, door aan het oppervlak van het siliciumschijfje een uiterst dun laagje organische verbindingen (alkenen) aan te brengen. Deze zogenoemde monolaag bestaat uit één laag alkeenmoleculen en is minder dan twee nanometer dik. De langwerpige alkenen sluiten rechtopstaand (mannetje-aan-mannetje) het oppervlak af. De covalente binding van de alkenen met het silicium is in chemisch opzicht oersterk en voorkomt dat vocht of andere stoffen het silicium-oppervlak aantasten. Oxidatie van het silicium maakt het onwerkzaam voor het opwekken van elektrische ladingen. Het nieuwe systeem levert dezelfde prestaties als bestaande passiveringstechnieken, maar heeft het voordeel dat het aanbrengen van de laag alkenen eenvoudig en goedkoop is.

De nieuw ontwikkelde methode biedt ook perspectief voor toepassingen buiten de zonneceltechnologie. Vanwege de stabiele chemische binding van de organische moleculen aan het siliciumoppervlak zijn tal van chemische reacties aan de monolaag mogelijk. Die verlopen veel moeilijker bij vergelijkbare systemen. Met de juiste receptoren aan de monolaag, ontstaat een nieuwe generatie (bio)sensoren. Deze zijn specifiek gevoelig voor bijvoorbeeld DNA, eiwitten, koolhydraten of zware metalen. Gecombineerd met de halfgeleidereigenschappen van het onderliggende silicium kan vervolgens een signaal worden doorgegeven aan een versterker.
Nadere informatie bij:

* drs. Alex Sieval (WU)

* tel. (0317) 482364, fax (0317) 484914

* e-mail alex.sieval@phys.oc.wau.nl

Deel: ' NWO Nieuwe methode verhoogt opbrengst zonnecellen '




Lees ook