TU/e en FOM maken brandstof uit zonnecellen - Innovation Origins
TU/e en FOM maken brandstof uit zonnecellen
Een zonnecel die niet elektriciteit, maar een brandstof oplevert. Onderzoekers van de TU/e en Stichting FOM hebben in het tijdschrift Nature Communications een veelbelovend prototype hiervan gepresenteerd. Met als basismateriaal galliumfosfide is hun zonnecel in staat om uit vloeibaar water de (schone!) brandstof waterstofgas te vormen. Nieuw is dat ze het galliumfosfide in de vorm van piepkleine nanodraden verwerkten. Daarmee krikten ze het rendement met een factor tien omhoog. En dat met tienduizend keer zo goedkoop materiaal.
Voor een toekomst met zonnebrandstoffen kunnen we niet meer om galliumfosfide heen
Zonnebrandstofcel
Een bestaande siliciumzonnecel aan een batterij koppelen die het water splitst, is nu weliswaar de meest efficiënte oplossing, maar ook erg duur. Veel onderzoekers richten zich daarom op het vinden van een halfgeleidermateriaal dat in staat is om in één klap zowel het zonlicht om te zetten in elektrische lading als dat het water kan splitsen: een soort 'zonnebrandstofcel'. De onderzoekers van TU/e en FOM zien hun gedroomde kandidaat in galliumfosfide (GaP), een samenstelling van gallium en fosfide die ook als basis dient voor bepaalde kleuren leds.
Een factor tien omhoog
Het rooster met nanodraden galliumfosfide, gemaakt met een elektronenmicroscoop. Foto: TU Eindhoven.
GaP heeft gunstige elektrische eigenschappen, maar het nadeel is dat het moeite heeft om licht op te nemen als het de vorm heeft van een groot, plat oppervlak zoals het gebruik was in GaP-zonnecellen. De onderzoekers verhielpen dit probleem door een rooster te maken van piepkleine nanodraadjes GaP, van vijfhonderd nanometer (een miljoenste millimeter) lang en negentig nanometer dik. Het rendement waarmee het waterstof werd gewonnen schoot plots een factor tien omhoog, naar 2,9 procent. Een record voor GaP-cellen, ook al is dat nog een behoorlijk stuk verwijderd van de vijftien procent die siliciumzonnecellen gekoppeld aan een batterij behalen.
Tienduizend keer minder materiaal
Anthony Standing et al., Efficient water reduction with gallium phosphide nanowires, Nature Communications (17 juli 2015)