George Cove: vergeten zonnepaneel uit 1910 veel duurzamer

Geschreven door

Moises van der Vlis

Gecontroleerd door

Geoff

Bijgewerkt op

2 februari 2023

×

De uitvinder George Cove ontwikkelde in 1910 al een praktisch zonnepaneel, maar Edison draaide vermoedelijk zijn uitvinding de nek om.

George Cove, uitvinder die zijn tijd 40 jaar vooruit was

Volgens de bekende geschiedenis van de ontwikkeling van zonnepanelen vond de Amerikaan Charles Fritts het allereerste zonnepaneel ooit uit, in 1884. Dit laagje selenium op een laagje goud had een efficiëntie van 1%. Daarna werd er geen vooruitgang geboekt, totdat in de jaren 50 onderzoekers van Bell Labs de allereerste silicium zonnepanelen ontwikkelden. Met een sensationeel rendement, 5%.

Daarna begon de zegetocht van het zonnepaneel, waardoor we nu zelfs multijunction zonnepanelen hebben die meer dan 40% rendement bereiken.

Deze geschiedenis is onvolledig. Een vergeten uitvinder, de Canadees George Cove, slaagde er in 1910 al in om elektriciteit uit zonne-energie op te wekken met een radicaal ander, veel duurzamer ontwerp.

De zonne-elektrische generator van George Cove

Cove begon zijn opmerkelijke loopbaan als uitvinder met de presentatie van zijn eerste “zonne-elektrische generator”. Dit vond plaats in 1905 in het Metropole Building in de stad Halifax in de Canadese provincie Nova Scotia. Dit trok de aandacht van de Amerikanen. Vervolgens stuurden zij een expert die Cove overhaalde naar de VS te komen.

Na enkele jaren knutselen presenteerde hij de tweede versie van zijn zonnegenerator in 1909. Hierbij produceerde zijn model 45 watt vermogen op 1,5 m2, met een efficiëntie van 2,75%. Een verbeterde versie haalde zelfs 5% efficiëntie. Evenveel dus als het siliciumpaneel van Bell Labs, meer dan veertig jaar later. Maar hoe werkte dit geheimzinnige zonnepaneel?

“Foutje” werd zonnepaneel

Cove had geen flauw benul waar hij mee bezig was, omdat de wetenschappelijke principes van het proces nog niet bekend waren. Hij tastte dus letterlijk in het duister. Hij verkeerde in het begin in de veronderstelling dat hij een thermo-elektrische generator bouwde. Dat is een apparaat, dat stroom opwekt uit het temperatuurverschil tussen heet en koud.

Maar deze generator gedroeg zich wel heel vreemd. Hij gaf namelijk veel meer stroom in de zon, dan wanneer hij tegen een hete kachel werd geplaatst. Dat had alles te maken met het materiaal dat hij gebruikte. Warmtestraling staat ook uit fotonen, maar met minder energie per foton dan licht.

Zonnepanelen werken, omdat ze licht opvangen en deze lichtdeeltjes een elektron een sprong laten maken uit een elektrische geleider over de “band gap”, een soort barrière. Deze elektronen vloeien weer terug als elektrische stroom. Die stroom kan je bijvoorbeeld gebruiken om een accu mee op te laden. Ook een thermo-elektrische generator werkt ongeveer zo, maar dan met een veel kleinere “band gap”.

In grote lijnen werkte het zonnepaneel van Cove ook zo. Hij had per ongeluk, vanwege het gebruik van koper in plaats van de metaallegering alpaca, een thermo-elektrische generator gebouwd met een veel grotere band gap en, deze veranderd in een zogeheten Schottky diode. Deze was daardoor gevoelig voor energierijke lichtfotonen in plaats van voor de zwakkere warmtefotonen. Meer details in het uitstekende artikel van Low Tech Magazine.

Potentieel voor de toekomst

Bij een zonnecel heb je een elektronrijke (N) en een elektronarme (P) laag van halfgeleiders. Deze zijn schaars, duur, vaak giftig en ook nog eens moeilijk te recyclen. TEG’s, en ook de zonnegenerator van Cove, werken met een apart tussenlaagje.

Dit type (Schottkydiode) kan uit meer alledaagse materialen, zoals nikkel, bismut, antimoon en tellurium, worden gemaakt, en bij lagere temperaturen. Zoals Cove natuurlijk meer dan een eeuw geleden bewees. Deze bevinden zich bovendien netjes in aparte blokken en in plaats van in een moeilijk te recyclen, op elkaar geplakte laag.

Een droevig einde, mogelijk door Edison

Helaas kreeg Cove niet de kans om verder te werken aan zijn revolutionaire zonnepaneel. In 1909 werd hij ontvoerd door een groep mannen, en bedreigd met de dood om te stoppen met het werk aan zijn zonnegenerator. De politie weigerde zijn aangifte in behandeling te nemen. Ook werd hij beschuldigd van aandelenzwendel. Dat leverde hem teen jaar gevangenisstraf op. De rest van zijn leven richtte hij zich op andere projecten.

Sommigen vermoeden dat dit het werk was van het bedrijf van een “real American hero”, de bekende uitvinder en zakenman Edison. Deze was in die tijd in New York volop bezig om zijn elektrische generatoren op dure steenkool en aardolie aan de man te brengen. Het allerlaatste wat zijn bedrijf kon gebruiken was natuurlijk concurrentie van een gratis energiebron als de zon.

De Edison Illuminating Company of New York was berucht om dit soort maffioze praktijken. Zo kocht Edison het patent van de beste thermo-elektrische generator op, om deze concurrerende uitvinding uit te schakelen.

Wat, als George Cove…

Het is altijd leuk om na te denken hoe de geschiedenis er uit had gezien, als Cove in Canada was gebleven, naar een zonnig, energiearm land in Europa was gegaan of Edison op een andere manier niet voor de voeten had gelopen. Zou zonne-energie veel eerder dan nu een doorbraak hebben doorgemaakt? Hadden we al veel eerder in elektrische auto’s gereden? Of op elektrische fietsen?