Stabiele perovskiet-zonnecellen stapje dichterbij - Utilities
nieuws

Stabiele perovskiet-zonnecellen stapje dichterbij

Publicatie

5 aug 2019

Categorie

Utilities

Soort

nieuws

Tags

perovskiet, zonnecellen

Een studie onder leiding van de KU Leuven legt voor het eerst uit hoe perovskieten – kunstmatige kristallen die zonlicht  omzetten in elektriciteit – kunnen worden gestabiliseerd. De stabilisatie maakt de kristallen zwart, waardoor ze zonlicht absorberen. Deze bevinding is een stapje dichter bij eenvoudig te produceren, zeer efficiënte perovskiet-zonnecellen.

Perovskieten zijn halfgeleidermaterialen met veel toepassingen. Ze vangen zonne-energie op en zetten deze efficiënt om in elektriciteit. Het enige probleem: de meest veelbelovende soort perovskieten, cesiumloodtriiodide (CsPbI3), is onstabiel bij kamertemperatuur.

Perovskiet-zonnecellen

‘Silicium is een zeer sterk, star kristal. Als je erop drukt, verandert de vorm niet’, zegt Dr. Julian Steele van het Centrum voor Membraanscheidingen, Adsorptie, Katalyse en Spectroscopie voor Duurzame Oplossingen aan de KU Leuven. ‘Perovskieten zijn zachter en meer kneedbaar. We kunnen ze onder verschillende laboratoriumomstandigheden stabiliseren, maar bij kamertemperatuur willen de zwarte perovskietatomen zichzelf herschikken, waardoor hun structuur verandert en de kristallen geel worden.’

Fixeren

Samen met een internationaal team van wetenschappers ontdekte Steele dat de kristallen de gewenste zwarte toestand aannemen door een dunne laag van perovskieten aan een glasplaat te hechten. De wetenschapper verhitten de perovskieten tot 330 graden Celsius, waardoor deze uitzetten en zich aan het glas hechten. Na de verwarming koelen de onderzoekers de perovskieten onmiddellijk af tot kamertemperatuur. Dit proces fixeert de atomen in de kristallen, wat hun beweging beperkt en de zwarte kleur behoudt.

Wetenschappers stellen al enkele decennia vast dat perovskieten hun zwartheid kunnen behouden na verhitting, maar het was tot nu toe onduidelijk hoe dat precies kwam. ‘In onze studie hebben we gekozen voor CsPbI3 omdat deze perovskieten erg goed presteren’, legt Steel uit. ‘Bovendien is het een van de meest onstabiele soorten perovskieten, wat betekent dat de methode die we beschreven ook zou moeten werken voor andere onstabiele perovskieten.’

Raadsel

Hoe de binding precies gebeurt, is nog steeds een raadsel. ‘Inzicht in hoe dit mechanisme werkt, is nodig om zonnepanelen te kunnen ontwikkelen die pure perovskietkristallen gebruiken’, zegt Steele. ‘Er zijn drie pijlers die de kwaliteit van zonnecellen bepalen: prijs, stabiliteit en prestaties. Perovskiet-zonnecellen scoren hoog op prestaties en prijs, maar hun stabiliteit is nog steeds een groot probleem. Aangezien het instapniveau om zonnepanelen met perovskieten te maken relatief laag is, kunnen ze bijvoorbeeld zeer gunstig zijn voor mensen in ontwikkelingslanden met een beperktere infrastructuur.’

Lees hier meer over het onderzoek van de KU Leuven

Bron: KU Leuven