Wetenschappers hebben een indoor zonnecel ontwikkeld die maar liefst zes keer efficiënter is dan huidige commerciële zonnecelen. Deze doorbraak kan miljarden batterijen overbodig maken en kleine apparaten jarenlang laten draaien op niets meer dan lamplicht.
Afstandsbedieningen, toetsenborden, rookmelders en talloze sensoren brengen hun hele leven door in verlichte ruimtes, maar zijn afhankelijk van batterijen die regelmatig vervangen moeten worden. Dat kost niet alleen tijd en geld, maar zorgt ook voor een groeiende afvalberg.
Met de opmars van het Internet of Things (IoT) loopt het aantal batterijen wereldwijd in de miljarden. Volgens de studie, gepubliceerd in Advanced Functional Materials, hebben onderzoekers van University College London (UCL) samen met collega’s uit China en Zwitserland nu een oplossing gevonden: een indoor zonnecel die kleine elektronica jarenlang kan voeden met het licht dat er toch al is.
Perovskiet zorgt voor doorbraak
De doorbraak draait om perovskiet, een relatief goedkoop en flexibel materiaal dat al veelbelovend is voor buitentoepassingen. Perovskiet kan worden afgestemd op specifieke golflengten en is daardoor ook geschikt voor gedimd kunstlicht.
Echter kampte het materiaal tot nu toe met een grote zwakte: microscopische defecten, zogenaamde traps, die elektronen tegenhouden en de efficiëntie verminderen. Het UCL-team ontwikkelde een drievoudige chemische behandeling om dit probleem op te lossen:
- Rubidiumchloride voor gelijkmatige kristalgroei, waardoor het aantal defecten afneemt.
- N,N-dimethyloctylammoniumjodide (DMOAI) en fenethylammoniumchloride (PEACl) om de ionenstructuur te stabiliseren en fase-ontmenging te voorkomen.
Recordefficiëntie bij kantoorlicht
Met deze aanpassingen behaalde de cel 37,6% omzettingsrendement bij 1000 lux – ongeveer de helderheid van een goed verlichte kantoorruimte. Dat is zo’n zes keer hoger dan de beste commerciële indoor zonnecellen op de markt.
De cellen behielden 92% van hun prestaties na 100 dagen in standaardtests, tegenover 76% bij onbehandelde cellen. Zelfs in zware proeven met 300 uur fel licht bij 55°C hielden de nieuwe cellen 76% van hun efficiëntie vast, waar conventionele versies terugvielen naar 47%.
Volgens de onderzoekers zou één zo’n cel kleine apparaten meer dan vijf jaar van energie kunnen voorzien, zonder dat er een batterij aan te pas komt.
Duurzaam, schaalbaar én goedkoop
Perovskiet heeft nog een ander voordeel: het gebruikt relatief veel voorkomende grondstoffen en kan worden geproduceerd via eenvoudige printprocessen. Dat maakt het materiaal potentieel goedkoop en schaalbaar, een belangrijke stap richting commercieel gebruik.
Minder batterijen betekent niet alleen minder afval, maar ook minder mijnbouw naar zeldzame metalen en minder onderhoudskosten voor miljoenen sensoren en apparaten in kantoren, fabrieken en slimme steden.
Volgende stap
Het UCL-team is al in gesprek met industriële partners om te onderzoeken hoe de technologie op grote schaal kan worden geproduceerd. Hoewel er nog uitdagingen liggen in productie en langdurige stabiliteit, lijkt deze doorbraak een reële stap richting batterijloze IoT-apparaten.
