Nederlandse flowchemie moet de condities gaan scheppen voor grootschalige synthese van cadmiumselenide ‘quantum dots’ met vier pootjes, als basis voor een nieuwe generatie goedkope zonnepanelen. Dat melden twee propagandisten van die flowchemie, FutureChemistry uit Nijmegen en Flowid uit Eindhoven.

‘Dit project wordt een opwindende demonstratie van flowchemie, en het zal bewijzen dat de technologie volwassen begint te worden”, aldus FutureChemistry-directeur Pieter Nieuwland.

Beide bedrijfjes sloten vorige week een overeenkomst met Solterra Renewable Technologies in Tempe, Arizona. Die onderneming bezit een exclusieve licentie op een octrooi op zulke quantum dots, dat in handen is van Rice University in Texas.

Zulke quantum dots zijn nanodeeltjes, opgebouwd uit halfgeleidend materiaal. Ze hebben allerlei wonderlijke optische en elektrische eigenschappen. Die zijn deels afhankelijk van de vorm. Solterra wil ze verwerken als een soort ‘fotonenvangers’ in zonnecellen. Geclaimd wordt dat je zo een omzettingsrendement van 65 procent moet kunnen halen, stukken méér dan waar de huidige zonnepanelen toe in staat zijn.

Kennelijk werkt dat het beste met quantum dots in de vorm van een tetraëder, dus met vier pootjes. Drie jaar geleden publiceerden prof. Michael Wong en collega’s (Center for Biological and Environmental Nanotechnology, Rice University) in het tijdschrift Small een bruikbaar recept voor de synthese van zulke ‘tetrapods’. Hun basisidee is om de metaalionen de reactor in te sturen met quaternaire alkylammoniumverbindingen (om precies te zijn cetyltrimethylammoniumbromide) als liganden. Door ladingsinteracties moeten de nanodeeltjes dan vanzelf de juiste vorm krijgen.

In de praktijk blijkt dat op labschaal uitstekend te werken: meer dan 90 procent van de gevormde CdSe-deeltjes voldoet aan de kwaliteitseisen. Het wordt algemeen beschouwd als een belangrijke doorbraak.

Inmiddels is Solterra al in staat om de tetrapods op kleine schaal te produceren. Je kunt al een monstertje bestellen voor researchdoeleinden.

Flowid en FutureChemistry mogen nu gaan proberen dit proces op te schalen. En wel op basis van ‘flowchemie’, wat een ander woord is voor een continuproces. In eerste instantie zal het proces worden geoptimaliseerd in microreactoren, formaat ‘lab op een chip’ of een klein beetje groter. De optimale settings, vastgesteld met behulp van speciale software, kunnen dan later worden vertaald naar de grotere reactoren die nodig zijn om Solterra’s voorlopige doel te bereiken: een batch zonnepanelen produceren met een gezamelijk vermogen van een gigawatt.

bron: FutureChemistry