Paneel maakt elektriciteit uit schaduw

Een combinatie van zon en schaduw levert voldoende energie voor het binnenshuis opladen van een smartwatch.  beeld Royal Society of Chemistry

Hoe mooi een wolkenlucht er ook uit kan zien, eigenaars van zonnepanelen kijken dan wat minder blij naar boven. Niet helemaal terecht, want onlangs zijn onderzoekers uit Singapore erin geslaagd elektriciteit op te wekken uit schaduw.

Energie opwekken uit schaduw is eigenlijk te kort door de bocht. In wezen gaat het om het contrast tussen lichte en donkere gebieden. In gewone zonnepanelen, ook wel fotovoltaïsche panelen genoemd, betekent schaduw minder opbrengst. In de meeste zonnepanelen zit silicium, een halfgeleidend materiaal waaruit zonlicht elektronen kan losmaken. Deze elektronenstroom vormt de opgewekte elektrische stroom. Een wolk voor de zon doet de energieopbrengst dalen.

Materiaalwetenschappers van de National University of Singapore pakken het anders aan. Zij voegen aan hun panelen een laagje goud toe. Valt er een combinatie van licht en schaduw op het paneel, dan levert dit verschil in contrast een spanningsverschil op tussen licht en donker. Als gevolg daarvan gaat er een stroompje lopen. Wolken zijn nu niet langer spelbreker, maar bron van elektriciteit.

Vergeleken met een zonnepaneel is de opbrengst van een ‘schaduwpaneel’ maar mager. Ze zijn dan ook vooral bedoeld om binnenshuis energie te leveren. Bijvoorbeeld om kleine elektronische apparaten op te laden, suggereren de onderzoekers. Ze publiceerden hun onderzoek eerder deze zomer in het wetenschappelijk tijdschrift Energy & Environmental Science.

De uitvinders van de Shadow-effect Energy Generator (SEG-paneel) hebben er alle vertrouwen in dat hun prototype in de toekomst op de markt komt. Dat moet zelfs goedkoper kunnen dan huidige zonnecellen, verwachten ze. Ondanks het laagje goud, maar dat is dan ook superdun.

De schaduwcel levert de hoogste opbrengst als hij half in het licht en half in het donker ligt. Dat kan op dagen waarop wolken en zon elkaar afwisselen, maar net zo goed door het paneel half in de zon te leggen.

Ontbreekt alle contrast, dan is er nauwelijks sprake van energieopbrengst. Dat biedt volgens de inventieve Singaporezen perspectief voor hun vinding als bewegingsmelder. Als iets of iemand passeert, ligt het apparaatje korte tijd helemaal in het donker en is er op dat moment even geen spanningsverschil meetbaar.

Nu zonnecellen steeds populairder en wijdverbreider wordt als elektriciteitsbron, zoeken wetenschappers al langer naar wegen om ook op tijden dat de zon niet of niet voldoende schijnt het paneel energie te laten opwekken. Geïntegreerd in een zonnepaneel biedt de nieuwe techniek daar zeker ook mogelijkheden voor, verwachten de onderzoekers uit Singapore. Al is dat nu nog toekomstmuziek.

Een andere veelbelovende ontwikkeling publiceerden onderzoekers van onder ander Universiteit Twente vorige maand in het blad Advanced Materials. Zij slaagden erin om de mechanische energie van vallende druppels om te zetten in elektrische energie. Een fenomeen dat op zich niet nieuw is, maar met een rendement van bijna 12 procent is het hun gelukt de techniek een stuk geloofwaardiger te maken.