Wat zouden de voordelen voor het milieu zijn als we zonnecellen gewoon op de daken zouden kunnen schilderen, of op welk oppervlak dan ook? Onderzoekers van het Graphene Flagship hebben technologie ontwikkeld om dat mogelijk te maken. Als een van de speerpuntprojecten van de organisatie – een reeks initiatieven om grafeen van het onderzoekslaboratorium naar de commerciële markt te brengen – creëert het Solar Farm-project momenteel ‘s werelds eerste voor grafeen geschikte zonneboerderij op Kreta.
Grafeen voor hernieuwbare toepassingen is al lange tijd een prioritair onderzoeksgebied voor het Graphene Flagship en het Solar Farm initiatief richt zich op de industrialisatie en real-life inzet van deze technologie. Onder leiding van Graphene Flagship-partner Universiteit van Rome Tor Vergata in het Centrum voor Hybride en Organische Zonne-energie (CHOSE) heeft het project al grote successen geboekt met betrekking tot de ontwikkeling van zonnemodules.
De technologie is nu klaar om een betaalbare en flexibele zonneceloptie te worden voor conventionele en slimme, laag-intensieve toepassingen. Dit komt omdat photovoltaïsche cellen minder complex zijn om te produceren, gemaakt zijn met goedkopere materialen en door hun flexibiliteit gebruikt kunnen worden op locaties waar traditionele silicium zonnecellen niet geplaatst kunnen worden.
De zonnecellen worden snel beter. Toen ze in 2009 voor het eerst werden ontwikkeld, hadden ze een aanvangsrendement van 3,8 procent. Vandaag de dag kunnen ze een rendement van meer dan 25 procent behalen. Ter vergelijking: siliciumzonnecellen bestaan al sinds 1880 en bereikten in 2019 slechts een rendement van 26,6 procent.
De belangrijkste zwakte van zonnecellen is hun stabiliteit. Hier komen grafeen en de molybdeendisulfide quantum dot/grafeen-hybriden in beeld. De samenwerking tussen onderzoeksinstellingen en industriële partners, mogelijk gemaakt door Graphene Flagship, leverde een speciale inkt op. Door deze over de PSC’s te leggen werd de stabiliteit drastisch verhoogd.
Grafeen stond centraal in de ontwikkeling van deze technologie, omdat molybdeendisulfide werd verankerd om het grafeenoxide te verminderen. Hierdoor konden de eigenschappen van beide materialen worden toegepast en de inkt verhoogde niet alleen de stabiliteit, maar ook de prestaties van de zonnecellen.
Nu de stabiliteit van de zonnecellen is verbeterd, kan de aandacht worden gericht op het opschalen van de productie en het inzetten ervan in een project op Kreta. De productie van zonnecellen kan nu worden opgevoerd tot een industriële schaal.
Zonnecellen gefabriceerd op flexibele substraten kunnen op bijna elk oppervlak worden toegepast en elektriciteit produceren. Elk beschikbaar oppervlak kan op die manier ook elektriciteit opwekken.
Bij de productie van deze zonnecellen hebben onderzoekers met succes een efficiëntie van 13,4 procent en 15,3 procent bereikt. De bedoeling is om de efficiëntie nog verder te verhogen. Toekomstige toepassing van grafeenperovskiet in combinatie met de zonnecel zal de efficiëntie van de energieomzetting verder verbeteren.
De 1kWp zonneboerderij, die momenteel in ontwikkeling is op Kreta, wordt opgezet in samenwerking met de Universiteit van Rome Tor Vergata, de Helleense Mediterrane Universiteit, de Universiteit van Cambridge, het Instituto Italiano di Tecnologia en de GreatCell Solar.
Het zonnepark zal de inspanningen van het vlaggenschip Graphene versterken om het potentieel van deze milieuvriendelijke technologie aan te tonen en zal in 2020 worden
