Perovskiet-zonnecel passeert 30 procent rendement dankzij gladgestreken toplaag

In dit artikel:

Onderzoekers van de Nanjing University en samenwerkende instituten hebben een volledig uit perovskieten opgebouwde monolithische drievoudige zonnecel ontwikkeld met een laboratoriumrendement van 30,1 procent. Een onafhankelijke meting kwam uit op 29,3 procent.

De belangrijkste verbetering zit in de bovenste absorberlaag, met een brede bandgap van 2,0 elektronvolt. Die laag bevat veel bromide, maar kristalliseert tijdens het drogen ongelijkmatig. Daardoor ontstaan rimpels en verschillen in de verdeling van bromide en jodide, wat defecten veroorzaakt en ladingsdragers verloren laat gaan. Dat leidt tot spanningsverlies, een bekend probleem bij volledig perovskieten multijunction-zonnecellen.

De onderzoekers behandelden het oppervlak met een oplosmiddel en voegden tijdelijk oleylammoniumchloride toe. Hierdoor werd de film vlakker, kristalliseerden de haliden gelijkmatiger en nam niet-stralende recombinatie af. De bovenste subcel bereikte daardoor een open-klemspanning van 1,46 volt.

Tijdens een test van 569 uur behield de cel meer dan 90 procent van haar oorspronkelijke rendement. Toch zijn langdurige buitenduurzaamheid en grootschalige productie nog onbewezen. Ook moeten de drie subcellen nauwkeurig op elkaar worden afgestemd. Verdere vermindering van verliezen kan volgens de onderzoekers rendementen boven 35 procent mogelijk maken. Door hun geringe gewicht kunnen volledig perovskieten cellen op termijn interessant zijn voor onder meer satellieten, als stabiliteits- en schaalproblemen worden opgelost.