Deze doorbraak kan perovskietzonnecellen definitief uit de experimentele fase halen
In dit artikel:
Onderzoekers van Purdue University en Emory University presenteren in Nature Energy een nieuwe chemische aanpak die de grootste bottleneck van perovskietzonnecellen — hun beperkte levensduur — aanpakt en zo commercieel opschalen dichterbij brengt. Halide-perovskieten leveren in laboratoria al rendementen tot bijna 26 procent en zijn aantrekkelijk vanwege hun lage gewicht en goedkope, printbare fabricage, maar degradeerden vaak binnen maanden door hitte, vocht en licht. De nieuwe methode richt zich zowel op het bulkmateriaal als op de kwetsbare interfaces, met bijzondere aandacht voor de zogeheten “begraven” (onderste) interface waar veel defecten ontstaan.
Centraal staat een speciaal ontworpen ionische vloeistof, methoxyethoxymethyl-1-methylimidazoliumchloride (MEM‑MIM‑Cl). Deze vloeistof werkt als moleculaire versterker: ze bindt aan positieve loodionen, vult lege plaatsen in het kristalrooster en migrateert vanzelf naar de onderste interface om die als een beschermende afdichting te stabiliseren. Tijdens de groei van het perovskiet zorgt toevoeging van MEM‑MIM‑Cl voor langzamere, gelijkmatiger kristalgroei, grotere korrelgrootte en minder interne defecten — eigenschappen die samen de structurele robuustheid vergroten.
De prestaties onderstaven het belang van de aanpak. Zonnecellen met deze behandeling hielden na meer dan 1.500 uur continu belichten (1-sun) bij 90 °C nog 90 procent van hun initiële vermogen over; het gemeten piekrendement was 25,9 procent. Deze testcondities liggen flink boven de gebruikelijke normen in veel eerdere studies, waardoor de resultaten opvallend robuust genoemd mogen worden.
Belangrijk voor opschaling is dat de methode compatibel is met gangbare industriële procesroutes, zoals blade coating, een schaalbare coatingtechniek. De onderzoekers werken verder aan verfijning van de moleculaire samenstelling en gebruiken geavanceerde beeldvorming om de interacties tussen perovskiet en ionische vloeistoffen beter te doorgronden. Ze hebben patenten aangevraagd en zoeken samenwerking met de industrie met het doel perovskietcellen te ontwikkelen die niet alleen efficiënt en goedkoop zijn, maar ook decennia meegaan — vergelijkbaar met huidige siliciumpanelen.
Als de techniek zich in de praktijk even goed bewijst als in het lab, kan dat aanzienlijke gevolgen hebben voor de zonne-energiemarkt: lichtere en flexibele panelen, lagere productiekosten en concurrerende kosten per opgewekte kilowattuur. Hoewel perovskiet al vaker “bijna doorgebroken” leek, is deze gecombineerde aanpak van bulk- en interface-stabilisatie een fundamentele stap die één van de laatste grote barrières naar grootschalige toepassing verkleint. Of dit daadwerkelijk het begin is van een nieuw tijdperk voor zonne-energie zal de komende jaren aan praktische opschaling en langdurige veldtests blijken.