211service.com
Doe-het-zelf zonne-energie
Tegenwoordig worden de meeste zonnecellen vervaardigd in hightech faciliteiten met ziekenhuisachtige cleanrooms. Maar binnen een paar jaar zouden mensen in afgelegen dorpen in ontwikkelingslanden hun eigen fotovoltaïsche cellen thuis kunnen maken met behulp van oogstafval.
Dat is de visie van Andreas Mershin, een onderzoeker bij het MIT Center for Bits and Atoms, voortbouwend op een project dat acht jaar geleden begon door Shuguang Zhang, een hoofdonderzoeker bij het MIT Center for Biomedical Engineering. Mershin zegt dat een dorpeling op een afgelegen, off-grid locatie binnen een paar jaar een zak met goedkope chemicaliën die door zijn team is ontwikkeld, kan mengen met alles wat groen is, en het op het dak kan schilderen om stroom te produceren om mobiele telefoons op te laden of lantaarns.
Het oorspronkelijke werk van Zhang maakte gebruik van fotosysteem-I (PS-I) -complexen, de kleine structuren in plantencellen die fotosynthese uitvoeren. Hij en zijn team haalden de PS-I-complexen uit spinazie door de bladeren in een blender te verpulveren, de structuren chemisch te stabiliseren en ze in een laag op een glazen substraat af te zetten die - net als een conventionele zonnecel - bij blootstelling een elektrische stroom zou kunnen produceren aansteken. Maar voor het maken van dergelijke zonnecellen waren dure chemicaliën en apparatuur nodig, en de apparaten waren erg inefficiënt.
Nu zegt Mershin dat het proces voldoende vereenvoudigd is om in vrijwel elk laboratorium te worden gerepliceerd, waardoor onderzoekers over de hele wereld het kunnen verbeteren. Het nieuwe systeem, dat 0,1 procent van de lichtenergie omzet in elektriciteit, is 10.000 keer efficiënter dan de vorige versie, maar moet nog tien keer worden verbeterd om bruikbaar te worden, zegt hij.
De sleutel tot de verbeterde efficiëntie, legt Mershin uit, was het vinden van een manier om veel meer van het PS-I-oppervlak aan de zon bloot te stellen. Hij maakte een klein bos van nanodraden van zinkoxide, dat dient als ondersteunende structuur voor het lichtoogstmateriaal. Je kunt alles wat groen is gebruiken, zelfs gemaaid gras, zegt hij. De nanodraden dragen ook de stroom van elektronen die door de PS-I-complexen worden gegenereerd. Het is als een elektrisch bos, zegt hij.
Het nieuwe proces kan erg vies zijn en het werkt nog steeds, vanwege de manier waarop de natuur het heeft ontworpen, zegt Mershin. De natuur werkt in vuile omgevingen - het is het resultaat van miljarden experimenten gedurende miljarden jaren.