Universiteit van Utrecht

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