Licht en vocht perfectioneren perovskiet

Zonnecellen van silicium werken goed, maar ze zijn duur om te maken – en vreten in de productie ook energie. Een van de veelbelovende alternatieven is perovskiet. Zonnecellen van dit materiaal zijn goedkoop en energie-efficiënt te produceren. Ze hebben echter één belangrijk nadeel: de moleculaire structuur van het materiaal wordt gekenmerkt door kleine foutjes, waar elektrons ‘in blijven steken’. Dat belemmert de omzetting van fotonen in elektriciteit en steekt zo een spaak in het wiel der efficiëntie.

In 2016 ontdekte onderzoeksleider Sam Stranks, toen in de rol van Marie Curie Fellow bij de universiteiten MIT en Cambridge, dat de combinatie van zonlicht en vocht dit probleem tijdelijk kon verhelpen. Het team, dat intussen werd uitgebreid met onderzoekers uit Oxford, Bath en Delft, heeft nu uitgevonden hoe het dit effect permanent kan maken.

Het perovskiet moet in de productiefase maximaal een half uur worden blootgesteld aan licht en zuurstof, bij een luchtvochtigheid van 40 – 50%. De vrije elektronen binden zich dan aan het zuurstof, waardoor een superoxide ontstaat dat de gaten in de kristalstructuur opvult en zo voorkomt dat de elektronen blijven steken. Tegelijk ontstaat een beschermlaag die de superoxide ook op de langere termijn op zijn plek houdt. Dit verbetert de luminescentie tot nu toe tot 89%. De onderzoekers hopen de 100% te bereiken.