Van het gas af en op weg naar gelijkstroom in onze huizen: de vraag naar elektriciteit zal gaan toenemen in de komende decennia. Is ons dak nog wel toereikend op die elektriciteit met zonnepanelen op te wekken? Het rendement van onze zonnepanelen zal omhoog moeten. Dat zou kunnen door twee verschillende soorten zonneceltechnologieën simpelweg op elkaar te stapelen! Gaat hem dat worden?

In de huidige markt is silicium zonneceltechnologie dominant. Vorig jaar is er weer een recordgrootte bereikt en is er bijna 3 gigawatt aan zon-PV capaciteit erbij geplaatst: 10 gigawatt aangetikt! Met een gemiddeld paneelvermogen van zo’n 300 wattpiek, is het omzettingsrendement van zo’n paneel bijna 19%. Heel behoorlijk. Maar de vraag is of dat wel toereikend is gezien de verwachte groei in elektriciteitsvraag. Natuurlijk, het rendement van de silicium technologie kan hoger, en in het lab is al 26% gehaald, en met een ‘beetje’ persen kan dat nog wel wat hoger. Maar om dat rendement ook in productie te halen in fabrieken die jaarlijks 1 gigawatt uitspuwen is een enorme stap. Zo’n stap is al wel gemaakt in het verleden: een labrecord van 24%, dat in 2000 was bereikt, heeft er 20 jaar (!) over gedaan voordat het commercieel verkrijgbare zonnepanelen opleverde.

Kunnen we nog hoger? Het aloude antwoord is ja, door te stapelen, en door gebruik te maken van zonnecellen die gevoelig zijn voor verschillende kleuren in het zonnespectrum. Combineer een ‘(infra)rode’ cel met een ‘blauw/groene’ cel en rendementen van ver boven de 30% zijn mogelijk. Ei van Columbus, zou je zeggen. Of in dit geval, van Lev Perovski. Hoewel hij, als latere minister van Binnenlandse Zaken in het tsaristische Rusland van 1839, niets te maken had met de ontdekking van het mineraal calciumtitanaat in de Oeral, kreeg het wel zijn naam, als eerbetoon. En met name ging het om de kristalvorm, ABX3, die de basis is voor de huidige generatie perovskietmaterialen met A=CH3NH3 (methylammonium), B=Pb (lood), en X=I (iodium). Deze perovskieten hebben sinds het gebruik daarvan in zonnecellen zo’n 10 jaar geleden een ongeëvenaard snelle ontwikkeling doorgemaakt, met nu een recordrendement van 25%.

Het mooie nu is dat perovskietzonnecellen gevoelig zijn in het blauw/groene deel van het zonnespectrum en silicium in het rood en infrarood. Perfecte combinatie dus. Daarom is het niet verrassend dat onderzoeksinstellingen en bedrijven als een haas samenwerken om de huidige siliciumzonneceltechnologie te combineren met perovskietmaterialen, die je als dunne laag kan aanbrengen op een gewoon silicium zonnepaneel. Probleem: het lood is ongewenst, en perovskietzonnecellen zijn niet stabiel genoeg nog. De wetenschap heeft voor zwaardere uitdagingen gestaan! In december vorig jaar rapporteerden wetenschappers een rendement van 29% voor een silicium/perovskiet-tandem, die ook nog eens redelijk goed stabiel bleek. Het zou zo maar eens mogelijk zijn dat vanaf 2030 tandem panelen met silicium en loodvrije perovskieten op onze daken beginnen te glimmen.