Australische onderzoekers hebben de meest efficiënte én grootste perovskiet–siliciumzonnecel ooit gebouwd. Met een rendement van 27 procent lijkt het tijdperk van het klassieke zonnepaneel zijn langste tijd te hebben gehad.
Een internationaal team onder leiding van professor Anita Ho-Baillie van de Universiteit van Sydney heeft een indrukwekkende nieuwe mijlpaal bereikt in de zonne-energietechnologie. De onderzoekers ontwikkelden de meest efficiënte en grootste drievoudige perovskiet–perovskiet–silicium tandemzonnecel ter wereld.
Nieuw wereldrecord
De cel behaalde een gecertificeerde omzettingsrendement van 23,3 procent op een apparaat van 16 vierkante meter – een record voor een grootschalige perovskietcel. Op kleinere schaal werd zelfs 27,06 procent efficiëntie gemeten, waarmee het team het wereldrecord voor triple-junction zonnecellen scherper stelde.
Volgens de studie, gepubliceerd in Nature Nanotechnology, markeert dit een belangrijke stap richting commercieel toepasbare perovskiettechnologie met een hoge stabiliteit en schaalbaarheid.
Een nieuw tijdperk voor zonnecellen
Perovskieten worden al jaren gezien als de heilige graal van zonne-energie. Het kristalmateriaal is goedkoop te produceren, dun aan te brengen en kan zonlicht efficiënter benutten dan silicium alleen. Door verschillende perovskietlagen bovenop een siliciumbasis te stapelen, ontstaat een triple-junction zonnecel die meer van het zonnespectrum omzet in elektriciteit.
Dit principe stelt onderzoekers in staat om de theoretische efficiëntiegrenzen van conventionele siliciumcellen – rond de 26 procent – te doorbreken. Dat gebeurde nu voor het eerst in een robuust, grootschalig prototype. “We hebben zowel de prestaties als de duurzaamheid van deze zonnecellen verbeterd,” zegt Ho-Baillie. “Dit bewijst dat stabiele, grote perovskietapparaten geen verre toekomst meer zijn.”
Chemische innovaties brengen stabiliteit
Een van de grootste obstakels voor perovskietcellen is hun gevoeligheid voor vocht, hitte en UV-licht. Het team uit Sydney vond hiervoor meerdere slimme oplossingen. Zo werd het instabiele methylammonium vervangen door rubidium (Rb), wat de kristalstructuur sterker maakt. Voor de oppervlaktelaag koos men niet langer voor lithiumfluoride, maar voor piperaziniumdichloride, een chloridezout dat beter bestand is tegen thermische belasting.
Bovendien gebruikten de onderzoekers gouden nanodeeltjes om de perovskietlagen elektrisch met elkaar te verbinden. Dankzij geavanceerde elektronenmicroscopie ontdekten ze dat deze deeltjes beter functioneren als afzonderlijke nanokorrels dan als doorlopende laag – een inzicht dat leidde tot een optimalere stroomdoorvoer en lichtabsorptie.
Bestand tegen extreme omstandigheden
De zonnecel werd vervolgens onderworpen aan een reeks realistische stresstests. Tijdens de EIC Thermal Cycling-test doorstond de cel 200 cycli van temperaturen tussen –40 en +85 graden Celsius. Ook na meer dan 400 uur continue belichting bleef 95 procent van het oorspronkelijke rendement behouden.
Dat is bijzonder: de meeste perovskietcellen verliezen binnen dagen of weken een aanzienlijk deel van hun prestaties. De verbeterde robuustheid opent de deur naar toepassingen op daken, voertuigen en zelfs in de ruimtevaart, waar temperatuurverschillen extreem zijn.
Sneller naar grootschalige toepassing
De doorbraak betekent meer dan een nieuw record; het wijst op een praktische route naar goedkopere, efficiëntere zonne-energie. Wereldwijd investeren bedrijven als Oxford PV en Meyer Burger in de opschaling van perovskiet–siliciumtandems. De uitdaging is om de productie stabiel en kosteneffectief te maken – iets waar Ho-Baillie’s team nu dichter bij lijkt te komen.
“Deze resultaten tonen aan dat we snel richting commercieel haalbare perovskietzonnecellen bewegen,” aldus Ho-Baillie.
Opvolger van het siliciumpaneel
Met een efficiëntie die de limieten van silicium doorbreekt, lijkt de volgende generatie zonnecellen in zicht. Hogere opbrengsten per vierkante meter betekenen minder panelen, lagere installatiekosten en een kleiner grondbeslag – allemaal cruciaal voor een duurzame energietransitie.
Perovskiet is niet langer een labexperiment, maar een serieuze kandidaat om het vertrouwde siliciumzonnepaneel uiteindelijk te vervangen. En dat maakt de toekomst van zonne-energie een stuk helderder.
