ENGINEERINGNET.BE - ‘Perovskieten zijn gemakkelijk te fabriceren, maar vallen ook zo weer uiteen,’ aldus scheikundige Loredana Protesescu van Rijksuniversiteit Groningen.
Ze bestaan namelijk uit een kristalstructuur met zwakke verbindingen tussen de atomen in de structuur.
Hoewel de term perovskiet van oorsprong slaat op een mineraal met een heel specifieke structuur, gebruiken we deze term ook om de familie van materialen met gelijksoortige structuur aan te duiden.
Door te zoeken naar andere atomen die in dezelfde structuur passen, ontwikkelen Protesescu en haar collega’s nieuwe perovskieten: die moeten stabieler zijn, met behoud van de positieve eigenschappen.
Tin is een goede kanshebber om perovskieten loodvrij te maken. Recent presenteerde hoogleraar Maria Loi van Rijksuniversiteit Groningen lood-tin perovskieten die licht in stroom omzetten met een efficiëntie van 25,9%.
‘Dat is momenteel de state-of-the-art in het vakgebied,’ stelt Protesescu, die nauw samenwerkt met Loi. Protesescu werkt aan tin-gebaseerde nanostructuren, en haar promovendus Julia Kraft wist met succes alle lood-atomen te vervangen door tin.
‘Nu moeten we nog de stap maken van één klein kristalletje naar een hele zonnecel,’ vertelt Protesescu. Haar groep ontwikkelt nieuwe perovskieten in het klein en bestudeert in het lab hun eigenschappen zoals structuur, stabiliteit, en de reactie van de materialen op licht.
Om te onderzoeken hoe deze nieuwe materialen zich gedragen in echte toepassingen, zoals LEDs, zonnecellen of fotodetectors, maakt Protesescu er dunne laagjes van. Die bouwt ze vervolgens in in werkende apparaten, om hun eigenschappen en efficiëntie te kunnen testen.
Protesescu gaat ook een materiaal ontwikkelen dat als een soort drie-lagen-inkt een hele zonnecel ineen bevat. Hiervoor ontving ze onlangs een subsidie van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek.
‘Een zonnecel bestaat uit de actieve laag, waar perovskieten zonlicht omzetten in een elektrische lading’, aldus Protesescu, ‘Die actieve laag zit gesandwiched tussen twee buitenlagen die de elektrische lading afvoeren.’
In de drie-lagen-inkt die Protesescu wil ontwikkelen, zijn alle materialen voor zo’n sandwich al aanwezig. Doel is dat de verschillende componenten van de inkt de juiste positie innemen door invloed van buitenaf, zoals het veranderen van zuurtegraad of temperatuur.
