Chemisch slot laat organische zonnecellen langer goed werken
Chinese onderzoekers zetten een flinterdun, kwetsbaar laagje in organische zonnecellen chemisch vast. Kleine cellen haalden 20,4 procent rendement, grotere modules 18,8 procent, en na 2.000 uur in het licht leverden de geteste cellen nog ruim 85 procent van hun beginrendement.
Onderzoekers van het Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE), onderdeel van de Chinese Academie van Wetenschappen, hebben een zwakke plek in organische zonnecellen, een lichte en buigzame soort, versterkt. Ze zetten een flinterdun laagje moleculen chemisch vast, zodat het bij warmte en licht niet meer loslaat. Hun kleine testcellen zetten 20,4 procent van het zonlicht om in stroom, en grotere modules haalden 18,8 procent. Het onderzoek van de groep van professor Ge Ziyi verscheen op 21 oktober 2026 in het vakblad Joule.
Zonnecellen die licht en buigzaam zijn
Gewone zonnepanelen zijn gemaakt van silicium: stevig, maar zwaar en stijf. Organische zonnecellen werken met koolstofhoudende materialen, een beetje vergelijkbaar met kunststof. Ze zijn licht en buigzaam, en ze kunnen als een soort inkt op grote oppervlakken worden aangebracht. Daardoor zouden ze op ramen, autodaken of de behuizing van apparaten kunnen zitten.
Het rendement van deze cellen is de afgelopen jaren flink gestegen: de beste exemplaren zetten in het lab inmiddels meer dan een vijfde van het zonlicht om in stroom. Wat nog beter moet, is hoe lang ze goed blijven werken, en hoe goed dat lukt bij grotere stukken.
De zwakke plek
In veel van deze cellen zit tegen de doorzichtige elektrode, de laag die de stroom afvoert, een laagje dat maar één molecuul dik is. Die moleculen ordenen zichzelf als een dicht tapijt en helpen de elektrische lading naar de elektrode te brengen. Elk molecuul zit met één 'voetje' aan de elektrode vast. Bij warmte en langdurig licht laten die voetjes los, en dan gaat de cel minder goed werken.
Het chemische slot
Het team bracht eerst een uiterst dun laagje van een indiumverbinding op de elektrode aan, door het in een vacuümkamer te laten neerslaan. Wordt dat laagje daarna verwarmd, dan verdwijnen de losse chloordeeltjes en ontstaat een stevig chemisch netwerk. Daarin zitten de moleculen van het tapijt met meerdere verbindingen tegelijk vast, zoals een tent die met meerdere haringen in de grond staat in plaats van met één. De onderzoekers noemen dit een moleculair slot.
Resultaten
Kleine testcellen zetten volgens de onderzoekers 20,4 procent van het zonlicht om in elektriciteit. Daarna maakten ze grotere modules: meerdere cellen aan elkaar geschakeld, samen ongeveer 4 bij 4 centimeter (15,6 vierkante centimeter). Op het deel van de module dat stroom opwekt, haalden die 18,8 procent. Volgens professor Liu Quan, die het onderzoek mede leidde, is dat een record voor modules van dit soort.
Ook de levensduur is goed. De onderzoekers lieten de cellen 2.000 uur, bijna twaalf weken, onafgebroken in het licht werken bij 25 graden Celsius, terwijl ze steeds zoveel mogelijk stroom leverden. Daarna hadden ze nog meer dan 85 procent van hun oorspronkelijke rendement.
Volgende stappen
De tests zijn gedaan in het lab, bij een vaste temperatuur. De volgende stap is onderzoek naar hoe de cellen het buiten doen, waar het warmer en kouder wordt en het weer wisselt, en hoe de techniek werkt bij productie op grote schaal en over een langere periode. Dat de aanpak ook bij grotere modules werkt en niet alleen bij piepkleine testcellen, is daarvoor een goed teken.
Wat betekent dit voor de weg naar de singulariteit?
AI komt steeds vaker buiten het datacenter terecht: in robots, drones, sensoren en draagbare apparaten. Die hebben stroom nodig op plekken waar geen stopcontact is en waar stijve siliciumpanelen niet passen. Lichte, buigzame zonnecellen die op zulke apparaten zelf stroom opwekken, maken ze minder afhankelijk van het net. Vooral de levensduur was voor deze cellen nog een knelpunt. Dit werk pakt een belangrijke zwakke plek aan en laat zien dat de oplossing ook bij grotere modules werkt. Dezelfde onderzoeksgroep werkt daarnaast aan doorzichtige modules voor ramen die stroom opwekken. Blijven zulke cellen ook buiten jarenlang goed werken, dan komt een wereld waarin veel meer oppervlakken en apparaten hun eigen stroom opwekken een flinke stap dichterbij.
