Onderzoek naar stabiele zonnecellen van perovskiet

ENGINEERINGNET.BE - Perovskiet is een veelbelovend materiaal. Het zet de stralen van de zon efficiënt om in energie. Het is ook nog eens veel goedkoper dan de huidige generatie zonnecellen van silicium.

Maar perovskiet heeft een vrij zachte structuur die gemakkelijk in een andere fase overgaat. Dat maakt het tot een enorm lastig materiaal om stabiel te krijgen. Die stabiliteit is echter wel nodig om ervoor te zorgen dat het materiaal rendabel wordt. Want alleen dan kun je goedkoop en op grote schaal zonnecellen van perovskiet maken.

Promovendus Junke Jiang van TU Eindhoven zocht daarom naar een manier om de relatief goedkope zonnecellen van perovskiet stabieler en daarmee nog efficiënter te maken. Dit door verschillende materialen met elkaar te vermengen om de sterkste verbinding te ontdekken.

De onderzoeker ontleedde daarvoor de kleinste details. “Er is al veel met het materiaal geëxperimenteerd, maar wat er nu precies met perovskiet gebeurt tijdens al die experimenten was onduidelijk. Dat wil je wel weten.”

Jiang voerde daarom berekeningen door om op moleculair en atomair niveau te begrijpen wat er zich in het materiaal afspeelt tijdens het mengen. Om zo de theorie van de praktijk te ontleden en een fundamenteel begrip van het materiaal te krijgen.

Zo ontdekte hij dat RbyCs1-ySn(BrxI1-x)3 perovskieten veelbelovende kandidaten zijn voor toepassingen in zonnecellen als je een redelijke hoeveelheid rubidium en broom inbrengt.

Ook ontdekte hij dat door natrium als bindmiddel aan CsSn0,6Pb0,4I3 perovskiet quantum dots toe te voegen dit het materiaal sterker en efficiënter maakt. Jiang deed alle berekeningen, een lab in Japan voerde de experimenten uit om te kijken of het in de praktijk ook werkte.

"Toen bleek dat het materiaal met boost de efficiëntie verhoogde. Maar het is nog niet genoeg, want je wilt natuurlijk dat het nog hoger wordt. Maar dit is de eerste stap in die richting."