Het gebruik van zonne-ener-gie voor het opwekken van elektriciteit ligt op ieders lippen. Maar conventionele zonnecellen gebruiken dure materialen en worden in dure, schone productie-ruimtes vervaardigd, zodat ze alleen maar ‘dure’ stroom kunnen leveren. Onderzoe-kers van de Technische Universität Chemnitz hebben zonnecelmodulen gepresenteerd, die op papier worden gedrukt, daarbij ondersteund door collega’s van de Universität Würzburg voor de karakterisering van de cellen.
De 3PV genoemde technologie (3PV staat voor printed paper photo voltaics) maakt gebruik van conventionele methoden voor het drukken en van standaard papier, dat wordt gebruikt voor tijdschriften, posters en verpak-king. Speciale soorten kleureninkt met elektrische eigenschappen vormen de noodzakelijke structuren op het papier, zodat bij lichtinwerking elek-triciteit wordt opgewekt.
De klassieke drukprocessen als diep-, flexo-, en offset drukwerk zijn relatief goedkoop, waardoor op deze manier geproduceerde zonnecelmodulen in vergelijking met de momenteel gebruikelijke technologie goedkopere stroom produceren. De onderzoekers spreken zelfs van een paradigma-verschuiving in zonne-energie, omdat in de toekomst normale drukkerijen overal ter wereld de 3PV-solarmodulen kunnen produceren en op de markt brengen. Het rendement van de energieomzetting bedraagt 1,3%.
Onderzoekers controleren de eigenschappen van de gedrukte zonnecellen met behulp van een meetopstelling met tastpennen van het Institut für Print- und Medientechnik.
Bij het drukken werd een nieuwe manier van materiaalgebruik toegepast, doordat men als basiselektrode geoxideerde zink met een speciaal druk-proces aanbrengt en de andere transparante elektrode drukt met PEDOT, een geleidend polymeer. De gebruikte materialen worden continu geop-timaliseerd en de onderzoekers hebben goede hoop om de 3PV-para-meters nog te verbeteren. Het team was zelfs een beetje verrast, dat men op de rollendrukpers in het laboratorium al stabiele 3PV-modulen kan produceren.
Gebruik
De onderzoekers verwachten dat papieren zonnecellen in de toekomst op grond van de efficiënte productie en lage materiaalkosten een duidelijk voordeel hebben ten opzichte van de huidige stand van de techniek. Doel van verder onderzoekswerk is, om het rendement te verhogen boven de 5%, zodat de modulen (met een levensduur van minder dan een jaar) nog economisch interessant zijn. In de natuur zijn voorbeelden van deze strategie te vinden: ook groene bladeren hebben maar een bescheiden rendement (4% tot 7%) en een levensduur van minder dan een jaar. Deze weg is kennelijk toch succesvol.
De visie om met papieren zonnecellen een maatschappelijke bijdrage te leveren aan de algemene energieverzorging, is een van de toepassings-mogelijkheden. De onderzoekers van de TU Chemnitz hebben al aange-toond, dat ook kleine elektrische apparaten goed kunnen werken met deze papieren zonnecellen.
Dat opent de mogelijkheid om mobiele zaken eenvoudig en autonoom met stroom uit papier te laten werken. Intelligente verpakkingen bijvoorbeeld zouden met de opgedrukte zonnecellen in de toekomst veel extra functies van energie kunnen voorzien, van sensoren tot displays. Onderhoud van de papieren solarmodulen kan simpel zijn.
De papieren stroken worden met normale drukknopen aan elkaar gekoppeld en er vloeit onmiddellijk een stroom. Na gebruik kunnen de papieren modu-len bij het oud papier voor recycling. Volgens de onderzoekers wordt zo niet alleen duurzame energie opgewekt, maar is ook de zonnecel zelf gemaakt van hernieuwbare grondstoffen.
