Een zonnecel met een slimme combinatie van gedoopt silicium en een fotosynthese eiwit uit spinazie levert 850 microampère per cm2 bij 0.3 Volt. Dat is bijna 2,5 keer zoveel als het de tot nu toe beste biohybride cel.

Het interdisciplinaire team van de Amerikaanse Vanderbilt University dat de zonnecel ontwikkelde, denkt binnen drie jaar in bereik van conventionelere zonneceltechnologieën te kunnen komen.

In het nieuwe ontwerp ligt een dun laagje van het eiwitcomplex PSI (photosystem I) op silicium dat verrijkt is met elektronacceptoren (p-doping). Silicium en PSI vormen een goede combinatie omdat de valentie en geleidingsvoltages dicht bij elkaar in de buurt liggen. Doping van silicium kan de verplaatsing van de elektronen door de zonnecel beïnvloeden en versterken. Daardoor maakt de oriëntatie van het eiwit niet meer uit en konden de Amerikanen meerdere laagjes PSI op elkaar stapelen.

De nieuwe zonnecel werd geoptimaliseerd door te experimenteren met de dikte van de eiwitlaag en de soort doping van het silicium. De in Advanced Materials gepresenteerde combinatie levert maar liefst 1000 keer meer stroom dan combinaties van PSI en andere metalen.

De volgende stap is het bouwen van een functionerende zonnecel op basis van het nieuwe ontwerp. Een van de betrokken professoren, Kane Jennings, kreeg onlangs een prijs van de Environmental Protection Agency waarmee hij studenten een prototype kan laten bouwen. Jennings denkt dat ze met een zonnepaneel van zo’n 60 centimeter minstens 100 milliampère bij 1 Volt kunnen genereren, dat is genoeg stroom voor kleine elektrische apparaten.

Silicium en spinazie zijn beide makkelijk verkrijgbaar, het nieuwe ontwerp lijkt daarom een goede stap in de richting van goedkope zonnecellen. PSI hoeft bovendien niet per se uit spinazie gewonnen te worden, het eiwit is in de meeste planten te vinden. Ook de levensduur van biohydride cellen wordt steeds beter, Jennings wist twee jaar geleden een PSI zonnecel negen maanden draaiende te houden zonder prestatieverlies.

Bron: Advanced Materials