Organische zonnecellen zijn fotovoltaïsche apparaten die organische materialen, zoals polymeren en koolstofmoleculen, gebruiken om zonne-energie om te zetten in elektriciteit. In tegenstelling tot conventionele siliciumzonnepanelen bieden deze organische panelen verschillende belangrijke voordelen: ze zijn flexibel, lichtgewicht en goedkoper te produceren. In dit artikel gaan we er dieper op in fotovoltaïsche cellen gemaakt van organische materialen, de voordelen, beperkingen, voorbeelden van toepassingen en de nieuwste ontwikkelingen, waaronder innovaties van Chinese wetenschappers die de efficiëntie ervan hebben verbeterd.
Organische fotovoltaïsche cellen: een ecologische innovatie
Organische zonnecellen vertegenwoordigen een duurzamer voorstel dan traditionele, op silicium gebaseerde fotovoltaïsche technologieën. Gehoopt wordt dat ze in de toekomst effectief kunnen concurreren als hernieuwbaar alternatief voor fossiele brandstoffen. Ze gebruiken polymeren en organische moleculen als halfgeleiders om zonlicht op te vangen en op te wekken schone elektrische energie.
Deze cellen hebben het voordeel dat ze op flexibele substraten, zoals kunststoffen of metalen, kunnen worden vervaardigd, wat hun mogelijke toepassingen vergroot. Ze zijn zelfs ideaal voor gebogen of bewegende oppervlakken, een kwaliteit die de structurele beperkingen van stijve siliciumpanelen overwint. Bovendien is het productieproces economischer, omdat er geen hoge temperaturen of complexe zuiveringsprocessen voor anorganische materialen zoals silicium nodig zijn.
Er is echter een belangrijke uitdaging: de efficiëntie van organische zonnecellen is historisch gezien lager dan die van hun silicium-tegenhangers, hoewel recente ontwikkelingen – zoals die van het Chinese team – die kloof beginnen te dichten.
Het gebruik van organische zonnecellen in Spanje
Hoewel organische zonnecellen nog niet op grote schaal worden gebruikt vanwege hun lagere efficiëntie in vergelijking met siliciumzonnecellen, worden in Spanje steeds meer toepassingen met laag vermogen onderzocht. Dit type cellen heeft een enorm potentieel in draagbare apparaten, sensoren en systemen met een laag energieverbruik.
- Draagbare elektronische apparaten: Van mobiele telefoons tot slimme horloges, organische zonnecellen kunnen kleine apparaten van stroom voorzien, waardoor onze afhankelijkheid van traditionele elektriciteitsnetten wordt verminderd.
- Sensoren met een laag verbruik: Er worden sensoren ontwikkeld om verschillende processen te meten en te controleren op uiteenlopende gebieden als geneeskunde en milieumonitoring.
- Verlichting: Straatverlichting op zonne-energie en verkeersborden die gebruik maken van zonne-energie bieden meer ecologische alternatieven in de stedelijke omgeving.
- Defensietoepassingen: Draagbare zonnecellen worden geïntegreerd in militair materieel en leveren stroom aan sensoren en communicatieapparatuur in afgelegen terrein.
Voor- en nadelen van organische zonnepanelen
Kunnen organische zonnecellen concurreren op de mondiale energiemarkt? Hieronder verkennen we een compilatie van de belangrijkste en nadelen:
Voordelen van organische zonnecellen:
- Kostenbesparing: Deze cellen zijn goedkoper te produceren in vergelijking met silicium, waardoor ze een economische optie zijn voor massatoepassingen.
- flexibiliteit: Ze maken een groot aanpassingsvermogen aan onregelmatige oppervlakken mogelijk, waardoor het scala aan mogelijke toepassingen (gebogen daken en zelfs kleding) aanzienlijk wordt uitgebreid.
- Lagere milieu-impact: Door geen gebruik te maken van materialen als silicium, waarvan de productie energie-intensieve processen vergt, hebben organische zonnecellen een kleinere ecologische voetafdruk.
- Productiegemak: Deze cellen kunnen op grote schaal worden vervaardigd met behulp van printmethoden zoals roll- of reel-coating (R2R), wat de massaproductie tegen lage kosten bevordert.
- duurzaamheid: Uit het laatste onderzoek blijkt dat deze cellen een aanzienlijke weerstand bieden tegen afbraak door zonnestraling en veroudering.
Nadelen van organische zonnecellen:
- Lagere efficiëntie: Hoewel ze aanzienlijk zijn verbeterd, is het gemiddelde rendement van organische zonnecellen nog steeds lager dan dat van siliciumcellen. Sommige versies bereiken zelfs 20%, maar er is nog steeds ruimte voor verbetering.
- Beperkte thermische stabiliteit: Deze cellen hebben een lagere weerstand tegen extreme temperatuur- en vochtigheidsomstandigheden vergeleken met siliciumcellen, wat hun toepassingen in ruwe omgevingen kan beperken.
- Licht gevoeligheid: De prestaties nemen af bij weinig licht, wat problematisch kan zijn in gebieden met weinig zonnestraling of in de winter.
Toonaangevende merken organische zonnepanelen in Spanje
De markt voor biologische zonnecellen is nog in ontwikkeling. Verschillende merken zijn echter al begonnen hun potentieel in Europa te verkennen, waaronder Spanje. Hieronder presenteren we enkele van de meest opvallende:
- Schild: Frans bedrijf dat flexibele en lichtgewicht organische zonnecellen produceert met behulp van dunnefilmtechnologie. Deze panelen zijn ideaal voor lichte industriële en residentiële toepassingen.
- heliatek: Duits bedrijf dat toonaangevend is op het gebied van organische fotovoltaïsche energie, biedt oplossingen voor integratie in gebouwen en ander architectonisch gebruik.
- OPVIUS: Gevestigd in Duitsland, is het gespecialiseerd in de productie van zeer flexibele organische zonnecellen, ideaal voor integratie in draagbare elektronica en transporttoepassingen.
- Saule technologieën: Pools bedrijf dat pioniert in de ontwikkeling van goedkope organische zonnecellen, gericht op toepassingen voor elektronische apparaten en architectuur.
Wat is de prijs van organische zonnecellen?
De kosten van organische zonnecellen variëren afhankelijk van de fabrikant, het rendement en het aantal aangeschafte cellen. Ze zijn echter over het algemeen goedkoper dan siliciumcellen. Hier zijn enkele geschatte prijzen op basis van bekende merken:
- Schild: Ze variëren tussen 0,4 en 1,0 €/W, waardoor ze een economische optie zijn met een lage impact op het milieu.
- heliatek: De geavanceerde oplossingen liggen in een prijsklasse van 0,7 tot 1,0 €/W.
- OPVIUS: Hoewel de prijzen kunnen variëren afhankelijk van de maatwerkoplossingen, liggen ze doorgaans tussen € 0,6 en € 1,5/W.
- Saule technologieën: Dit bedrijf biedt producten aan waarvan de prijs varieert tussen € 1,0 en € 2,0/W, waardoor een grotere acceptatie van deze technologieën mogelijk wordt.
Een molecuul dat onlangs door Chinese wetenschappers is ontwikkeld, lost het belangrijke nadeel op
Er is een belangrijke doorbraak in de efficiëntie van organische zonnecellen bereikt dankzij wetenschappers van de Wuhan University of Technology in China. Voor het eerst heeft een organische zonnecel een rendement van meer dan 20% bereikt, wat het niveau van siliciumcellen benadert. Deze vooruitgang is gebaseerd op de creatie van een nieuw molecuul genaamd L8-ThCl, zou een grotere adoptie van deze technologie kunnen katalyseren.
Deze cellen profiteren van een innovatieve interne structuur die de beweging van elektronen door de halfgeleiderlagen optimaliseert. Het nieuwe molecuul maakt een grotere opvang van zonlicht mogelijk en daardoor een effectievere omzetting in elektriciteit. Dit maakt organische zonnecellen levensvatbaar voor bredere toepassingen, inclusief gebogen oppervlakken en mobiele apparaten.
Het belang van deze innovatie kan niet worden onderschat. Tot nu toe was hun lage efficiëntie een groot obstakel voor de massale adoptie van organische zonnecellen. Met deze vooruitgang worden organische cellen niet alleen competitiever, maar behouden ze ook de voordelen van lage kosten en flexibiliteit, waardoor ze ideaal zijn voor toekomstige toepassingen in de architectuur, transport en elektronische apparaten.
Met deze informatie hopen we dat u een beter begrip krijgt van hoe organische zonnecellen een revolutie teweeg kunnen brengen in de toekomst van hernieuwbare energie.