Conventionele zonnecellen kunnen van het “natte type” zijn (gebaseerd op oplossingen) of van het “droge type” (opgebouwd uit metaal-oxide halfgeleiders). Hiervan hebben zonnecellen van het droge type een lichte voorsprong op zonnecellen van het natte type: ze zijn betrouwbaarder, milieuvriendelijker en kosteneffectiever. Bovendien zijn metaal-oxiden zeer geschikt om gebruik te maken van het UV-licht. Desondanks is het potentieel van TPV’s op basis van metaaloxiden tot nu toe niet volledig onderzocht.

Onderzoekers van de Incheon National University, Republiek Korea, hebben een innovatief ontwerp bedacht voor een TPV-apparaat op basis van metaaloxiden. Zij brachten een ultradunne laag silicium (Si) aan tussen twee transparante metaaloxide-halfgeleiders met het doel een efficiënt TPV-apparaat te ontwikkelen. Deze bevindingen werden gepubliceerd in een studie in Nano Energy, die online beschikbaar werd gesteld op 10 augustus 2020 (vóór de geplande definitieve publicatie in het decembernummer van 2020). Prof. Joondong Kim, die de studie leidde, legt uit: “Ons doel was om een hoogvermogen producerende transparante zonnecel te bedenken, door een ultradunne film van amorf Si in te bedden tussen zinkoxide en nikkeloxide.”

Dit nieuwe ontwerp bestaande uit de Si film had drie grote voordelen. Ten eerste kon licht met een langere golflengte worden gebruikt (in tegenstelling tot kale TPV’s). Ten tweede resulteerde het in een efficiënte fotonenverzameling. Ten derde zorgde het voor een sneller transport van geladen deeltjes naar de elektroden. Bovendien kan het ontwerp zelfs elektriciteit opwekken bij weinig licht (bijvoorbeeld op bewolkte of regenachtige dagen). De wetenschappers bevestigden verder het vermogen van het apparaat om stroom op te wekken door het te gebruiken om de gelijkstroommotor van een ventilator aan te drijven.

Gebaseerd op deze bevindingen, is het onderzoeksteam optimistisch dat de real-life toepasbaarheid van dit nieuwe TPV ontwerp spoedig mogelijk zal zijn. Wat potentiële toepassingen betreft, zijn er genoeg, zoals prof. Kim uitlegt: “We hopen het gebruik van ons TPV-ontwerp uit te breiden naar allerlei soorten materiaal, van glazen gebouwen tot mobiele apparaten zoals elektrische auto’s, smartphones en sensoren.” Niet alleen dit, het team is enthousiast om hun ontwerp naar een hoger niveau te tillen, door gebruik te maken van innovatieve materialen zoals 2D-halfgeleiders, nanokristallen van metaal-oxiden, en sulfide-halfgeleiders. Zoals Prof Kim concludeert: “Ons onderzoek is essentieel voor een duurzame groene toekomst — vooral om het schone energiesysteem aan te sluiten met geen of minimale koolstofvoetafdruk.”