Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Een Amerikaanse professor vond een manier om de zoektocht naar efficiëntere en duurzamere zonnepanelen te versnellen.
Zonlicht is lekker warm, prettig voor de productie van vitamine D in ons lijf, heel handig als je planten wilt laten groeien… En het is een fijne, groene manier om energie op te wekken. Maar dat laatste kan efficiënter. Professor James McCusker (foto hieronder) van de Michigan State Universiteit werkt aan een methode waarbij allerlei moleculen zelf ‘vertellen’ hoe ze zo kunnen worden aangepast dat ze zo optimaal mogelijk zonlicht kunnen absorberen en omzetten in bruikbare stroom.
Lees ook:
Bomen zijn niet gek
McCusker: “Als ik op scholen of voor het grote publiek lezingen geef over energiewetenschap, zeg ik voor de grap dat er een goede reden is waarom er zoveel bladeren aan de bomen hangen. Door de (relatief) lage energiedichtheid van zonlicht is licht vangen een materiaal-intensief probleem. Een boom lost dat op door veel bladeren te produceren.” Dat probleem speelt ook bij zonnepanelen: als je daarmee veel energie op wilt wekken, zul je er gigantisch veel van moeten bouwen. En dat wordt lastig, omdat bestaande zonnepanelen nogal zeldzame materialen, zoals ruthenium, gebruiken.
Aangeslagen moleculen
Om de fotosynthese van planten en bomen na te bootsen, worden in zonnepanelen moleculen gebruikt van zeldzame materialen. Die moleculen absorberen zonlicht en komen daardoor in een hogere (aangeslagen of geëxciteerde) energietoestand. In de chemische reactie die dan ontstaat worden de extra elektronen van die moleculen weer afgegeven. En zo wordt er stroom opgewekt.
Om de boel duurzamer te maken, wordt er onderzoek gedaan naar moleculen van andere, veel minder zeldzame materialen als ijzer. Het doel is om die op één of andere manier aan te passen, zodat ze op grote schaal te produceren zijn en er eindeloze hoeveelheden zonnepanelen mee gebouwd kunnen worden. McCusker heeft mogelijk een manier gevonden om die zoektocht te versnellen. Hij beschrijft de methode in vakblad Nature.
Trial en error
Om precies te kunnen bekijken hoe de moleculen zich gedragen als ze worden geraakt door lichtdeeltjes, maakt hij gebruik van een fenomeen dat hij quantum coherence noemt. Daarbij wordt een molecuul bestookt met een lichtflits van minder dan een tiende van een biljoenste van een seconde. Dat stelt McCusker en zijn studenten in staat om precies in beeld te brengen hoe de atomen van het molecuul tijdens de conversie van zonne- naar chemische energie bewegen.
De quantum coherence-methode kan de wetenschap dus veel sneller vertellen hoe materialen op moleculair niveau moeten worden aangepast om zonlicht efficiënt om te kunnen zetten in energie.
Bronnen: Nature, Michigan State University via EurekAlert!