Door een virus in te schakelen bij het inbouwen van koolstofnanobuisjes kan het rendement van een zonnecel met bijna een derde worden verhoogd, aldus onderzoekers van het MIT. Deze nanobuisjes zijn uitstekende geleiders.

De onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology publiceren hun resultaten deze week in Nature Nanotechnology. Dit is de eerste keer dat het rendement van zonnecellen door middel van enkelwandige koolstofnanobuizen (SWNTs) kon worden verhoogd.

De zonnecel in het onderzoek was een DSC zonnecel. In deze zonnecel worden elektronen door licht los geslagen van titaniumoxide (TiO₂) en gaan naar een collector. Vanuit deze collector vormen de elektronen een elektrische stroom. Het rendement van de cel kan onder andere worden verhoogd door een betere geleiding van de elektronen naar de collector. Hiervoor werden SWNTs beschouwd als een veelbelovend materiaal.

Tot nu toe was er echter nog niemand in geslaagd om zonnecellen met SWNTs efficiënter te maken. Dit komt omdat er bij de productie van de buisjes twee verschillende type buisjes ontstaan. Het ene type bestaat uit halfgeleidende buisjes en het andere uit buisjes met metaalachtige eigenschappen. De halfgeleiders kunnen worden gebruikt om elektronen te geleiden naar de collector, maar de laatste kunnen kortsluitingen veroorzaken. Daar komt nog bij dat de verschillende SWNTs samenklonteren waardoor de efficiëntie afneemt.

De onderzoekers selecteerden M13 virussen die SWNTs aan peptiden konden binden. Ze kozen één viruskloon uit waarvan ieder virusdeeltje vijf tot tien buisjes kon vasthouden. Elk buisje wordt door zo’n 300 peptiden van het virus op zijn plaats gehouden. Hierdoor kunnen geen kortsluitingen meer ontstaan en klonteren de buisjes niet meer samen. Vervolgens lieten de onderzoekers TiO₂ mineraliseren op het virus. Hierdoor bevond het TiO₂ zich dicht bij de nanobuisjes waar de elektronen doorheen kunnen stromen.

Hiermee werd een rendement van 10,6 % bereikt. Dit lijkt niet veel, maar het rendement van de cel bedroeg zonder de nanobuisjes 8 %, wat betekent dat deze methode het rendement met bijna een derde verhoogde.

Volgens medeauteur Angela Belcher zou deze methode slechts één extra stap toevoegen aan het standaard productieproces van de zonnecel waardoor bestaande faciliteiten redelijk snel aangepast zouden kunnen worden.

Bron: MIT