De zonnecel heeft als basismateriaal galliumfosfide. Daarmee is de zonnecel in staat om vloeibaar water om te toveren naar schoon waterstofgas. Het galliumfosfide is in piepkleine nanodraden verwerkt, waardoor het rendement van de cel in tienvoud toeneemt. Dat is niet het enige veelbelovende nieuws: de cel wordt ook nog eens geproduceerd met tienduizend keer minder kostbaar materiaal.
De elektriciteit die een zonnecel oplevert, kan gebruikt worden om chemische reacties te forceren. Wanneer dit een brandstof oplevert, spreekt men van zonnebrandstoffen. Het prototype van TU/e en FOM doet precies dat. Het onlangs gepresenteerde prototype maakt het mogelijk om met de opgewekte elektriciteit vloeibaar water te splitsen. Dit proces heet elektrolyse. Dit levert meer waterstofgas op, dat als schone brandstof gebruikt kan worden in, bijvoorbeeld, de chemische industrie of bij auto`s om motoren aan te drijven.
Galliumfosfide
Het is al mogelijk om een bestaande siliciumzonnecel aan een batterij te koppelen, die vervolgens water splitst. Deze manier is efficiënt, maar ook erg duur. De ontdekking van de onderzoekers van TU/e en FOM zit hem in het gebruik van galliumfosfide. Deze samenstelling van gallium en fosfide moet het mogelijk maken om zonlicht om te zetten in een elektrische lading én water te splitsen, zonder het gebruik van een externe batterij.
Het nadeel van galliumfosfide zat hem in het feit dat het moeite heeft om licht op te nemen in de vorm van een groot, plat oppervlak. Ondanks de gunstige elektrische eigenschappen, is het rendement dus laag. TU/e en FOM hebben dit verholpen door de galliumfosfide te verwerken in minuscule nanodraden. Hoe minuscuul? Vijfhonderd nanometer, wat gelijk staat aan een miljoenste millimeter. Het rendement waarmee waterstof gewonnen werd met deze technologie schoot in tienvoud omhoog. Het rendement kwam daarmee op 2,9 procent.
Dit is nog steeds aanzienlijk lager dan wanneer siliciumzonnecellen aan een batterij gekoppeld worden; dan wordt een rendement van 15 procent behaald. Erik Bakkers, onderzoeksleider en TU/e-hoogleraar, stelt echter dat het niet alleen om rendement gaat. “Voor de nanodraadjes hadden we tienduizend keer minder van het kostbare GaP nodig dan in cellen met een plat oppervlak. Dat maakt dit soort cellen in potentie vele malen goedkoper”, aldus de hoogleraar op de website van TU/e. “Daarnaast is GaP ook in staat om zuurstof uit het water te onttrekken, dan heb je feitelijk een brandstofcel waar je zonne-energie tijdelijk in kunt opslaan. Kortom, voor een toekomst met zonnebrandstoffen kunnen we denk ik niet meer om galliumfosfide heen.”
