Ramen die zonlicht omzetten in elektriciteit bestaan al langere tijd, maar onderzoekers van de Nankai University hebben een nieuwe stap gezet in het verbeteren van de techniek. Zij ontwikkelden Luminescent solar concentrators (LSC's) met hoge efficiëntie, die volledig recyclebaar zijn en zichzelf herstellen.

“Luminescente zonneconcentratoren bieden een duurzame oplossing voor het opwekken van energie met behulp van fluorescerend glas. De groene industrialisatie ervan wordt echter belemmerd door de beperkte productieschaal en de niet-recyclebaarheid van de ingebedde nanokristallen”, schrijven de onderzoekers. Daarom hebben zij een perovskiet-zonneglas ontwikkeld dat door zijn herstellende vermogen lang mee moet kunnen.

Zonneramen zijn ramen die licht doorlaten, maar ook stroom opwekken. Licht wordt naar de randen van het raam geleid, waar de zonnecellen zitten die het licht omzetten in stroom. Op die manier kunnen de ramen van een gebouw een dubbele functie hebben, en kan een gebouw meer zonnestroom opwekken, als er op het dak bijvoorbeeld niet veel ruimte is voor zonnepanelen. 

En uitdaging bij het maken van een raam dat zonnestroom opwekt, is dat het glas nog transparant genoeg is om echt als raam te kunnen functioneren. Volgens de onderzoekers is dat in dit geval gelukt, en heeft het glas met een transparantie van zo’n 78 procent nog de eigenschappen van regulier glas.

Belangrijk aan het nieuwe onderzoek, is dat het zonneglas recyclebaar en zelfherstellend is. Door het glas te verhitten tot 200 graden herstelt het glas en kan het opnieuw gebruikt worden. Zelfs als dat tien keer gedaan wordt, behoudt het zonneglas 95 procent van zijn prestaties. Door het glas te herstellen, kan het langer mee en kan de investering - die aanzienlijk hoger is dan reguliere pv – over meerdere jaren worden afgeschreven. Volgens de onderzoekers kan het zonneglas ook gerecycled worden, zodat de fosfor weer in andere toepassingen gebruikt kan worden.

De techniek voor zonneramen is dus relatief ver ontwikkeld, maar kent wel relatief hoge productiekosten, wat een uitdaging is voor de grootschalige productie van LCS, schrijven de onderzoekers. 

“Daarentegen is een eenstapssynthese van fluorescerend glas door middel van een thermische behandeling wenselijker voor een goedkope productie op grote schaal. Het onderzoeken van zulke nieuwe materialen en de bijbehorende bereidingsmethoden worden van cruciaal belang geacht voor een mogelijke industrialisatie.”

Zonneraam TNO

Vorig jaar ontwikkelde TNO ook een zonneraam. Het bijzondere aan dit raam zijn de ingebouwde jaloezieën die het licht weerkaatsen naar de achterkant van de cellen, en zorgen zo voor een hogere opbrengst. Zo wekt het raam stroom op als de jaloezieën open zijn, maar wordt er meer opgewekt als ze gesloten zijn. De jaloezieën kunnen ook helemaal gesloten worden (verticaal), en zo voor een nog hogere opbrengst zorgen.

Het ZIEZO (Zonwering Inclusief Elektriciteitsopwekkend Zonneraam) is al op een testlocatie geïnstalleerd, en de onderzoeksgroep werkt nog aan een Europees vervolgproject. Ook werkt de onderzoeksgroep aan een tool waarin het zonneraam samen met het binnenklimaat, CO2-besparing en de verwarmings- en koelbehoeften van een gebouw wordt afgestemd. “Dit is uitdagend vanwege veranderende zonposities en wisselende patronen in kantoorbezetting (doordeweekse dagen versus weekenden), samen met individuele voorkeuren voor licht en temperatuur achter het ZIEZO-raam”, schrijft TNO hierover.