Een zonnepaneel dat je kunt oprollen, in een jas kunt verwerken of op het dak van een auto kunt plakken – en dat óók nog blijft werken bij regenachtig weer? Wetenschappers van het Korea Institute of Materials Science (KIMS) hebben een belangrijke stap gezet richting die toekomst, dankzij een slimme innovatie met perovskiet, een veelbelovend materiaal voor zonnecellen.
Perovskiet wordt al jaren gezien als een revolutionair alternatief voor silicium in zonnecellen. Het is licht, goedkoop, flexibel én extreem goed in het omzetten van zonlicht in stroom. Maar er is één grote ‘maar’: perovskiet is van zichzelf nogal instabiel. Zeker bij vochtige omstandigheden gaat het materiaal snel achteruit. En dat is lastig in een wereld waarin regen, mist of gewoon een vochtige zomerdag geen uitzondering zijn.
Om dat probleem te omzeilen, moeten perovskiet-zonnecellen doorgaans worden geproduceerd in steriele omgevingen met lage luchtvochtigheid en inert gas – peperdure productiefaciliteiten dus. Geen ideale uitgangspositie voor grootschalige en betaalbare toepassing.
Slimme sandwichconstructie
Onder leiding van Dr. Dong-chan Lim en Dr. So-yeon Kim heeft het team van KIMS een nieuw procedé ontwikkeld dat deze kwetsbaarheid grotendeels oplost. Hun sleutel tot succes? Een ‘defect passivation strategy’, ofwel: het lichtabsorberende perovskietmateriaal wordt ingeklemd tussen twee beschermlagen van zogeheten 2D-perovskiet.
Deze tweedimensionale perovskieten vormen een soort schild dat vocht op afstand houdt en tegelijkertijd kleine foutjes in het materiaal ‘repareert’. Dankzij deze constructie kan de zonnecel niet alleen in normale lucht (met een luchtvochtigheid tot 50%) worden geproduceerd, maar ook blijven functioneren onder uitdagende omstandigheden.
Duurzaamheid en flexibiliteit getest
De resultaten zijn indrukwekkend. In een duurtest onder reële gebruiksomstandigheden bleef 85% van het oorspronkelijke rendement behouden – zelfs na 2.800 uur functioneren. Nog opmerkelijker: na 10.000 keer buigen werkte de cel nog steeds op 96% van zijn capaciteit. Ook bij schuif- en trektesten, die de mechanische veerkracht op de proef stellen, bleef 87% van het rendement overeind.
Dat maakt deze zonnecellen bijzonder geschikt voor toepassingen waarbij flexibiliteit én robuustheid belangrijk zijn – denk aan draagbare elektronica, zonnepanelen op kleding, rugzakken of voertuigen.
Productie zonder cleanroom
Eén van de grootste voordelen is dat de nieuwe cellen niet langer afhankelijk zijn van een dure cleanroom-omgeving. De productie kan gewoon plaatsvinden in reguliere lucht, zonder strikte klimaatcontrole. Dat maakt de technologie niet alleen veel toegankelijker, maar verlaagt ook de kostprijs aanzienlijk.
Volgens Dr. Lim is dat essentieel voor de grootschalige toepassing van perovskiettechnologie: “Met deze aanpak kunnen we zonnecellen met een hoog rendement produceren zonder complexe apparatuur. Dat opent de deur naar goedkope, flexibele zonne-energie voor allerlei nieuwe toepassingen.”
Klaar voor massaproductie
Nog belangrijker: de technologie is volgens KIMS al geschikt gemaakt voor grootschalige productie. De onderzoekers hebben hun procedé succesvol toegepast in een ‘roll-to-roll’-proces, vergelijkbaar met hoe kranten of verpakkingsmateriaal van de rol komt. Dat is cruciaal voor de commerciële opschaling van flexibele zonnecellen.
En dat komt precies op het juiste moment. Wereldwijd zoeken bedrijven naar manieren om zonne-energie slimmer en breder in te zetten – van zonnepanelen op kleding en tentdoek tot integratie in auto’s, drones of zelfs gebouwen met gebogen gevels.
Met hun innovatieve materiaalstrategie en praktische focus op schaalbare productie, brengt het team van KIMS de belofte van flexibele zonne-energie een flinke stap dichterbij.
