Perovskiet-zonnecellen met zeer hoge efficiënte dankzij nieuwe fabricagemethode

TU Eindhoven heeft een strategie ontwikkeld om zonnecellen te fabriceren op basis van nieuwe perovskiet-halfgeleiders, die een rendement van meer dan 35% beloven.

Trefwoorden: #anorganisch, #efficiëntie, #fabricage, #halfgeleider, #multi-junction, #omzetting, #organisch, #perovskiet, #rendement, #TU Eindhoven, #zonnecel

Lees verder

research

( Foto: Junke Wang - TU/e )

ENGINEERINGNET.BE - Perovskiet is een anorganisch-organische hybride verbinding die uitstekende eigenschappen vertoont voor gebruik in zonnecellen.

Zonnecellen op basis van een enkele perovskietlaag hebben al een rendement van ruim 25% bereikt, wat vergelijkbaar is met conventionele anorganische zonnetechnologieën.

In vergelijking met traditionele materialen is perovskiet licht van gewicht en goedkoop. Ook is het te maken van oplossingsmengsels of inkt.

Deze inkt is te gebruiken om het oppervlak van een substraat te bedekken met een laag die slechts honderden nanometers dik is. Met deze oplossingen wordt het hierdoor eenvoudiger om zonnepanelen voor grote oppervlakten te produceren.

Interessant is dat je hoogwaardige perovskietmaterialen die verschillende kleuren zonlicht absorberen, krijgt door de chemische samenstelling van het perovskietlaagje te veranderen.

Daarom biedt het stapelen van verschillende perovskietmaterialen die diverse kleuren kunnen absorberen in één apparaat, een zogeheten multi-junction-zonnecel van perovskiet, een manier om de efficiëntielimiet te doorbreken tegen lage fabricagekosten.

De productie van dergelijke multifunctionele zonnecellen is geen sinecure, aangezien de verschillende materiaallagen op elkaar moeten worden gelegd en tegelijkertijd bij elkaar moeten passen.

Elk perovskietmateriaal vereist een bepaalde strategie om tot hoge prestaties te komen, en dit brengt enorme uitdagingen met zich mee op het gebied van productie. Bovendien, aangezien alle perovskietlagen op basis van oplossingen worden gemaakt, kan de plaatsing van het ene perovskietmateriaal op het andere de onderliggende laag beschadigen en het rendement van de cellen verlagen.

In dit onderzoek demonstreren Wang en collega's een eenvoudige, maar effectieve productie- en integratiemethode voor drie verschillende perovskietlagen.

Deze nieuwe methode pakt grote problemen aan bij de productie van multi-junction-zonnecellen van perovskiet en is geschikt voor toekomstige grootschalige productiemethoden.

De onderzoekers ontwierpen en implementeerden ook een robuuste verbindingslaag die in staat is om de integriteit van alle perovskietlagen te behouden tijdens de afzetting van de ene laag op de andere laag.

In een ‘proof-of-concept’-zonnecel resulteerde de combinatie van drie verschillende perovskietmaterialen in een omzettingsefficiëntie van 16,8%. Met de verdere ontwikkeling van individuele perovskietmaterialen kan de strategie die tijdens het promotieonderzoek van Wang is ontwikkeld, het rendement mogelijk verhogen tot boven de 35%.