Een kleine toevoeging van zout maakt perovskiet-zonnecellen net zo efficiënt als commerciële panelen. Goedkoper, stabieler en klaar voor de energietransitie.
Onderzoekers van University College London (UCL) hebben ontdekt dat een kleine toevoeging van guanidiniumthiocyanaat, een zoutachtige verbinding, de prestaties van perovskiet-zonnecellen aanzienlijk verbetert. Door het kristallisatieproces van perovskiet beter te controleren, ontstaan gladde, uniforme lagen die defecten minimaliseren en de levensduur van de cellen verlengen.
Volgens de studie, gepubliceerd in ACS Energy Letters, bereikte deze methode een efficiëntie van 22,3% – bijna net zo hoog als commerciële siliciumpanelen die op veel daken liggen. Dit is een belangrijke stap richting betaalbare, krachtige en stabiele alternatieven voor traditionele zonnepanelen.
Even efficiënt, maar wel goedkoper
In laboratoriumtests behaalde het team een rendement van 22,3%. Dat is dicht bij het beste resultaat dat ooit is gerapporteerd voor mixed tin-lead perovskites.
Voor vergelijking:
- Commerciële zonnepanelen leveren meestal rond de 22% efficiëntie.
- De beste siliciumcellen in het lab halen circa 27%.
- All-perovskiet tandemcellen hebben in het lab al rendementen boven 30% bereikt. Dit komt doordat elke laag kan worden afgestemd op een ander deel van het zonnespectrum, waardoor meer zonlicht wordt omgezet in elektriciteit. De UCL-studie gebruikte mixed tin-lead perovskites voor de onderste laag van deze gestapelde cellen, wat een enorme sprong in zonne-energieproductie mogelijk maakt.
Onderzoekers kunnen het wereldrecordrendement waarschijnlijk verder verhogen door zout toe te voegen aan de onderste laag van tandemcellen.
Hoe het werkt
“Onze aanpak biedt een eenvoudige manier om perovskietfilms van hogere kwaliteit te maken, wat direct leidt tot efficiëntere en stabielere zonnecellen,” legt dr. Tom Macdonald uit van UCL Electronic & Electrical Engineering. Eerste auteur Yueyao Dong voegt toe: “Door het kristallisatieproces gecontroleerd te moduleren, konden we films maken die veel beter presteren en langer meegaan.”
De toevoeging van guanidinium (Gua) cations verbetert bovendien opto-elektronische eigenschappen en stabiliteit, wat vooral belangrijk is voor de p-i-n (omgekeerde) structuur van perovskietcellen – een veelbelovende architectuur voor de volgende generatie zonnecellen.
Goedkoper, krachtiger, stabieler
Perovskietcellen zijn lichter, flexibeler en vereisen bij productie lagere temperaturen en minder materiaal dan silicium. Hierdoor liggen de productiekosten potentieel lager. Innovaties zoals de toevoeging van zout kunnen bovendien de stabiliteit verbeteren, waardoor de totale efficiëntie over de levensduur van de cel verder stijgt.
Deze ontwikkeling opent de deur naar betaalbare, efficiënte en duurzame zonnepanelen die in de toekomst een groot aandeel in de energietransitie kunnen hebben.
Simpele oplossing met enorme impact
Met deze zouttoevoeging laat UCL zien dat relatief eenvoudige chemische interventies een enorme impact kunnen hebben op zonne-energie. Perovskietcellen die bijna net zo krachtig zijn als silicium, goedkoper geproduceerd kunnen worden en langer meegaan, kunnen de komende generatie zonnepanelen vormen.
