Zijn goedkopere zonnecellen in zicht?

Een van de publicaties komt van een internationaal team van onderzoekers in het tijdschrift Science die specifiek keken naar β-CsPbI3 ofwel β-cesiumloodtrijodide. De onderzoekers wisten dit materiaal zo goed te stabiliseren dat de efficiency van het materiaal stabiel rond de 18,4 procent bleef onder de 45 graden Celsius. 

Dit onderzoek keek specifiek naar de bèta-fase van het materiaal in plaats van de alfa-fase, de configuratie die vaker gebruikt wordt. In de alfa-fase is het materiaal diepzwart en neemt daardoor zonlicht erg goed op. De kanttekening is wel dat het materiaal dan erg onstabiel is en snel degradeert naar een geelachtige kleur die het zonlicht veel slechter absorbeert. 

De bèta-fase van het materiaal is weliswaar stabieler, maar wel minder efficiënt in het omzetten van de zonne-energie naar elektriciteit. De effectiviteit van het materiaal in de bèta-fase is vooral zo laag doordat er kleine scheurtjes ontstaan in de dunne film waar de zonnecellen uit opgebouwd worden. Door de scheurtjes kunnen de elektronen minder goed verplaatsen naar andere lagen in de cel waardoor er geen elektriciteit meer stroomt. 

Door het cesiumloodtrijodide met een choline-jodide-oplossing te bewerken, heelden de scheurtjes en de oplossing optimaliseerde ook de verbinding tussen de lagen in de zonnecel. Omdat elektronen normaliter naar een materiaal toegaan met een lager potentiaal, is het belangrijk dat alle aanliggende lagen een vergelijkbaar energielevel hebben waardoor minder elektronen verloren gaan. Tegelijkertijd wordt zo meer elektriciteit gegenereerd.

Hordes

Het repareren van de scheurtjes zorgde voor een toename van de efficiëntie van 15 procent naar ruim 18 procent, waardoor het materiaal interessant wordt voor gebruik in commerciële zonnecellen. Voor het zover is moeten nog wel veel hordes genomen worden, al is dit wederom een kleine stap in de goede richting. 

Onderzoekers van de KU Leuven publiceerden ook onlangs onderzoek in Science over hetzelfde type perovskiet, maar dan de alfa-fase. Door het zwarte perovskiet in een dunne laag op glas aan te brengen en kortstondig tot 330 graden Celsius te verhitten, hechten de kristallen zich aan het glas en verandert de structuur niet meer naar de gele vorm. 

Hoe de gefixeerde perovskieten presteren qua omzetting van zon naar elektriciteit, wordt niet in het onderzoek vermeld.