Dr. Ferdinand Grozema (Delft Chemtech) kreeg deze maand 1,2 miljoen euro van de EU om onderzoek te doen naar veelbelovende organische moleculen voor efficiëntere zonnecellen.
“Hoe voorkom je dat je een hele sloot aan energie kwijtraakt wanneer een aangeslagen elektron door een zonnecel heen springt?” Voor Grozema is dit grotendeels een retorische vraag. Rond deze vraag draait zijn hele onderzoek.
Grozema denkt dat hij organische zonnecellen een stuk efficiënter kan maken door ze te voorzien van een laagje organische moleculen die de energie van elke ingevangen foton in tweeën splitst. In zijn lab ontwerpt en test hij dergelijke moleculen. Zelf noemt hij ze gekscherend ‘elektronenverdubbelaars’.
,Aangeslagen elektron
In een organische zonnecel zorgt elk binnenkomend foton voor één
aangeslagen elektron in een van de vele organisch moleculen die het
bovenste laagje van de zonnecel vormen. Wanneer dit aangeslagen
elektron in het onderliggende laagje titaniumdioxide een elektrisch
stroompje veroorzaakt, gaat er veel energie verloren in de vorm van
warmte. Dat komt doordat het energieniveau van het aangeslagen elektron
in het organisch molecuul veel hoger is dan het energieniveau in het
onderliggende titaniumdioxide.
De elektronenverdubbelaars moeten
voorkomen dat er energie verloren gaat. Het zijn moleculen met een
v-vorm. Als een van de uiteinden een foton invangt, leidt dit tot een
aangeslagen toestand die voor de andere uiteinde ‘voelbaar’ is. Op een
zeker moment verspreidt de energie zich over beide uiteinden. In elke
punt bevindt zich dan een aangeslagen elektron dat ieder de helft van
de energie van het eerste elektron.
“En het mooie”, zegt Grozema,
“is dat het lagere aangeslagen energieniveau nog net hoog genoeg is om
de overgang naar het titaniumdioxidelaagje mogelijk te maken. Daardoor
gaat er veel minder energie verloren.”
,Betere zonnecellen
Maar dit verhaal is nog
grotendeels theoretisch. “Ik moet nog moleculen ontwerpen die de goede
kleur licht – zichtbaar licht – absorberen en ik moet ervoor zorgen dat
de twee molecuuluiteinden zo gepositioneerd zijn dat de elektronen goed
over kunnen springen.”
Met de techniek is het volgens de
onderzoeker mogelijk om de energie-efficiëntie van organische
zonnecellen, zoals de beroemde Grätzelcel, op te krikken van de huidige
11 procent naar zestien of zeventien procent.
Van de 1,2 miljoen
euro wil hij binnenkort enkele promovendi en een postdoc aannemen. De
subsidie is een zogenaamde starting grant van de European Research
Council.
De vici-subsidies zijn bedoeld voor zeer ervaren wetenschappers. Ze maken deel uit van de ‘Vernieuwingsimpuls’ en komen na de veni- en vidi-beurzen voor pas gepromoveerde wetenschappers en ervaren postdocs.
Dit jaar deden 162 onderzoekers een gooi naar de subsidies. NWO vroeg 68 van hen om hun voorstel nader uit te werken en mondeling toe te lichten. De beoordelingscommissie nam ook de oordelen van experts in haar afweging mee en zo kwamen de dertig winnaars uit de bus.
Vijf van de winnaars zijn vrouw. Dat is volgens NWO ongeveer in verhouding met het totale aantal aanvragen van vrouwen. De meeste beurzen gingen naar de Universiteit van Amsterdam: vijf van de dertig. Volgend jaar krijgen laureaten meer geld, want de vici-subsidies worden verhoogd naar 1,5 miljoen euro.
“Hoe voorkom je dat je een hele sloot aan energie kwijtraakt wanneer een aangeslagen elektron door een zonnecel heen springt?” Voor Grozema is dit grotendeels een retorische vraag. Rond deze vraag draait zijn hele onderzoek.
Grozema denkt dat hij organische zonnecellen een stuk efficiënter kan maken door ze te voorzien van een laagje organische moleculen die de energie van elke ingevangen foton in tweeën splitst. In zijn lab ontwerpt en test hij dergelijke moleculen. Zelf noemt hij ze gekscherend ‘elektronenverdubbelaars’.
Aangeslagen elektron
In een organische zonnecel zorgt elk binnenkomend foton voor één
aangeslagen elektron in een van de vele organisch moleculen die het
bovenste laagje van de zonnecel vormen. Wanneer dit aangeslagen
elektron in het onderliggende laagje titaniumdioxide een elektrisch
stroompje veroorzaakt, gaat er veel energie verloren in de vorm van
warmte. Dat komt doordat het energieniveau van het aangeslagen elektron
in het organisch molecuul veel hoger is dan het energieniveau in het
onderliggende titaniumdioxide.
De elektronenverdubbelaars moeten
voorkomen dat er energie verloren gaat. Het zijn moleculen met een
v-vorm. Als een van de uiteinden een foton invangt, leidt dit tot een
aangeslagen toestand die voor de andere uiteinde ‘voelbaar’ is. Op een
zeker moment verspreidt de energie zich over beide uiteinden. In elke
punt bevindt zich dan een aangeslagen elektron dat ieder de helft van
de energie van het eerste elektron.
“En het mooie”, zegt Grozema,
“is dat het lagere aangeslagen energieniveau nog net hoog genoeg is om
de overgang naar het titaniumdioxidelaagje mogelijk te maken. Daardoor
gaat er veel minder energie verloren.”
Betere zonnecellen
Maar dit verhaal is nog
grotendeels theoretisch. “Ik moet nog moleculen ontwerpen die de goede
kleur licht – zichtbaar licht – absorberen en ik moet ervoor zorgen dat
de twee molecuuluiteinden zo gepositioneerd zijn dat de elektronen goed
over kunnen springen.”
Met de techniek is het volgens de
onderzoeker mogelijk om de energie-efficiëntie van organische
zonnecellen, zoals de beroemde Grätzelcel, op te krikken van de huidige
11 procent naar zestien of zeventien procent.
Van de 1,2 miljoen
euro wil hij binnenkort enkele promovendi en een postdoc aannemen. De
subsidie is een zogenaamde starting grant van de European Research
Council.
Do you have a question or comment about this article?
delta@tudelft.nl
Comments are closed.