Flexibele zonnecellen halen rendement van bijna 27 procent dankzij slimme moleculaire truc

In dit artikel:

Onderzoekers van Southeast University en Soochow University in China hebben een productiemethode ontwikkeld die een belangrijk probleem bij flexibele perovskietzonnecellen oplost. Tijdens de productie worden normaal gesproken een ultradunne laadtransportlaag en een lichtabsorberende perovskietlaag tegelijk aangebracht. Hun moleculen reageren daarbij ongewenst met elkaar, waardoor de lagen ongelijkmatig ontstaan en defecten vormen. Dat beperkt zowel het rendement als de levensduur van de zonnecellen.

De nieuwe methode, die de onderzoekers ‘decoupled co-deposition’ noemen, gebruikt een speciaal molecuul met ammonium-, jodide- en sulfonateigenschappen. Dit additief houdt de materialen tijdens het aanbrengen tijdelijk uit elkaar, bevordert een gelijkmatige kristalgroei en vermindert defecten. Daardoor kunnen beide functionele lagen vanuit één oplossing worden gevormd.

Een kleine flexibele zonnecel behaalde een onafhankelijk gecertificeerd rendement van 26,86 procent. Ook grotere formaten bleven relatief efficiënt: 22,31 procent bij 5 bij 5 centimeter, 20,63 procent bij 10 bij 10 centimeter en 20,15 procent bij 30 bij 30 centimeter. Volgens het team zijn dit recordwaarden voor flexibele modules in deze categorie.

De cellen bleken bovendien stabiel. Een module behield na 1.044 uur bij 85 graden Celsius en 65 procent luchtvochtigheid 92,5 procent van zijn oorspronkelijke rendement van 22 procent. Ook doorstonden de modules tests met temperatuurwisselingen tussen -40 en 85 graden Celsius volgens IEC 63163.

De technologie is nog niet klaar voor grootschalige productie: langdurige blootstelling aan buitenomstandigheden en herhaald buigen moet nog verder worden getest. De vereenvoudigde productiestap biedt wel perspectief op continue rol-tot-rolproductie van lichte, oprolbare zonnepanelen voor voertuigen, gebouwen en draagbare elektronica. Het onderzoek verscheen in Science.