Passieve koeling voor silicium zonnecel op papier mogelijk

Silicium zonnecellen kunnen passief worden gekoeld met een speciale getextureerde laag silica (siliciumdioxide). Dat berekenen onderzoekers van Stanford University in het gloednieuwe tijdschrift Optica. De silicalaag zorgt ervoor dat een zonnecel een deel van zijn warmte kan lozen door infraroodstraling uit te zenden, zonder dat absorptie van andere golflengtes wordt beïnvloed. De resulterende temperatuurverlaging komt niet alleen het rendement ten goede, maar ook de levensduur.

Omdat silicium maar weinig warmtestraling uitzendt bij de gebruikelijke bedrijfstemperatuur van een zonnecellen, is de halfgeleider in beginsel een slechte kandidaat om passief te koelen. Zijn oxide daarentegen is zeer actief in het ir-gebied en kan dus een handje helpen. Een simpel dun laagje bovenop een silicium zonnecel blijkt in de simulaties van de Amerikanen inderdaad al te resulteren in een aanzienlijke temperatuurverlaging.

Als de silicalaag is getextureerd als minipiramides werkt het echter nog beter – zelfs bijna net zo goed als theoretisch mogelijk. Door de piramides treden enkele exotische effecten op die de optische eigenschappen van silica optimaliseren. In het gunstigste geval levert dat bijna twintig graden Celsius winst op, of in de orde van 1,5 tot 2 procentpunt meer rendement.