EO

Perovskiet zonnepanelen voor het eerst stabiel

31 juli 2019 om 10:30 uur

Boven: in hun gele fase zijn de kristallen zacht al seen gel. Onder: in hun zwarte staat hebben de atomen zich herschikt. De zwarte kleur zorgt dat het kristal zonlicht optimaal opneemt. (Beeld: Centrum voor Membraanscheidingen, Adsorptie, Katalyse en Spectroscopie voor Duurzame Oplossingen, KU Leuven)

Een studie onder leiding van de KU Leuven legt voor het eerst uit hoe perovskieten gestabiliseerd kan worden. De stabilisatie maakt de kristallen zwart, waardoor ze zonlicht kunnen absorberen. Deze bevinding kan leiden tot zonnepanelen die gemakkelijk te maken zijn en zeer efficiënt. De studie werd gepubliceerd in Science.


Zonnecellen met pure perovskieten zijn veel efficiënter dan silicium in het omzetten van zonne-energie. Het probleem: de meest veelbelovende soort perovskieten, cesiumloodtriiodide (CsPbI3), is instabiel bij kamertemperatuur. Onder deze omstandigheden hebben ze een gele kleur, omdat de atomen in het kristal geen perovskietstructuur vormen. Opdat de kristallen zonlicht efficiënt kunnen absorberen om er elektriciteit van te maken, moeten ze deze structuur aannemen en behouden. Hierdoor worden de kristallen zwart.


"Silicium is een zeer sterk, star kristal. Als je erop drukt, verandert de vorm niet. Perovskieten zijn zachter en meer kneedbaar", zegt Julian Steele van de KU Leuven. "We kunnen ze onder verschillende laboratoriumomstandigheden stabiliseren, maar bij kamertemperatuur willen de zwarte perovskietatomen zichzelf herschikken, waardoor hun structuur verandert en de kristallen geel worden."


Samen met een internationaal team van wetenschappers ontdekte Steele dat de kristallen de gewenste zwarte toestand kunnen aannemen door een dunne laag van perovskieten aan een glasplaat te hechten. De perovskieten worden verhit tot 330 graden Celsius, waardoor ze uitzetten en zich aan het glas hechten. Na de verwarming worden de perovskieten onmiddellijk afgekoeld tot kamertemperatuur. Dit proces fixeert de atomen in de kristallen, waardoor hun beweging wordt beperkt en ze zwart blijven.


Wetenschappers stellen al enkele decennia vast dat perovskieten hun zwartheid kunnen behouden na verhitting, maar het is onduidelijk hoe dat precies komt. "In onze studie hebben we gekozen voor CsPbI3 omdat deze perovskieten erg goed presteren. Bovendien is het een van de meest onstabiele soorten perovskieten, wat betekent dat de methode die we beschreven hebben ook zou moeten werken voor andere onstabiele perovskieten."


Veel van de data die uit het onderzoek zijn verzameld bij de European Synchrotron Radiation Facility. Om de experimentele observaties op moleculaire schaal beter te begrijpen, ondersteunden collega's van het Centrum voor Moleculaire Modellering (CMM) van de UGent het onderzoek met theoretische simulaties van de zwarte en gele fasen. Deze berekeningen waren nodig om te achterhalen waarom de perovskieten stabiel blijven als ze in een dunne film aan de laag glas worden gehecht.


Hoe de binding precies gebeurt, is nog steeds een raadsel. "Inzicht in hoe dit mechanisme werkt, is nodig om zonnepanelen te kunnen ontwikkelen die pure perovskietkristallen gebruiken," zegt Steele. "Er zijn drie pijlers die de kwaliteit van zonnecellen bepalen: prijs, stabiliteit en prestaties. Perovskieten scoren hoog op prestaties en prijs, maar hun stabiliteit is nog steeds een groot probleem. Aangezien het instapniveau om zonnepanelen met perovskieten te maken relatief laag is, kunnen ze bijvoorbeeld zeer gunstig zijn voor mensen in ontwikkelingslanden met een beperktere infrastructuur."

 

Reacties (4)

Ik ben geen deskundige maar ik denk dat da niet zoveel zin heeft met zonnecellen die meestal niet gebaat zijn met een hoge temperatuur uitgezonderd de cellen die gebaseerd zijn op het verkrijgen van warm water. Het oppervlak van zonnecellen is meestal relatief groot. Een lens heeft alleen zin wanneer hij in verhouding véél groter is.
Egbert Sluiter, 8 augustus 2019 11:39
Lenzen, zijn spiegels ook goed? Dat is gedaan, maar niet met economisch succes. Suncycle.
*https://www.rtlz.nl/business/artikel/4491081/faillissement-zonnecollector-suncycle-innovatie
Steven van Ravesteyn, 8 augustus 2019 11:36
De efficiency verhogen kan niet, de opbrengst wel. Door licht van een groter oppervlak op de cel te concentreren gaat het vermogen omhoog. Echter ook de temperatuur waardoor het rendement (iets) zakt. Koelen kan dan helpen. Er zijn veel van dit soort toepassingen, zowel uitgevoerd als alleen als idee, teveel om hier op te noemen. Google : "zonnecel concentrator".
Hans Welschen, 8 augustus 2019 11:15
Black is the color. Simpel. Is er ooit ergens iets gedaan met "lenzen" om de efficiency van de zonnencellen te verhogen?
Herman van den Dungen, 1 augustus 2019 12:19
 

Gerelateerd nieuws

Tot 30% meer capaciteit voor lithium-ionbatterijen

Tot 30% meer capaciteit voor lithium-ionbatterijen

Door structurele veranderingen te bestuderen tijdens de synthese van kathodematerialen voor toekomstige high-energy lithium-ionbatterijen, hebben onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) en…

Metamaterialen met meer dan 100 vormen

Sommige metamaterialen kunnen in wel 100 vormen springen (video)

Onderzoekers van Amolf bestuderen 3D structuren die verschillende vormen kunnen aannemen, met het doel om metamaterialen te maken die meerdere eigenschappen hebben. De onderzoekers hebben een nieuwe manier bedacht om de…

Bommetje onder supergeleidingstheorie

Bommetje onder de supergeleidingstheorie

Metingen aan een supergeleider laten een scherpe overgang zien tussen een gewoon metaal en een zogeheten 'vreemd' metaal. Maar wat pas echt vreemd is: de overgang verliest die scherpte weer als de temperatuur…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Nieuwe Safety Field Box van Schmersal

Eenvoudige installatie-oplossing voor complexe machines: veiligheidsveldbus met PROFINET/PROFIsafe-veldbusinterface

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

9 december 2019, D&F kantoor Breda

Veiligheid van beweegbare bruggen volgens NEN 6787

10 december 2019, Utrecht

International MicroNanoConference 2019

De actieve betrokkenheid van industrie, wetenschap en gebruikersgemeenschap van microsystemen en...

Meer agendapunten »