Zonnecollectoren kweken uit zaad

Halide-perovskieten zijn organische materialen gemaakt van overvloedig beschikbare, goedkope ingrediënten, en de groeimethode van Rice pakt zowel prestatie- als productieproblemen aan die tot nu toe de fotovoltaïsche technologie van halide-perovskiet hebben tegengehouden.

In een studie gepubliceerd in Advanced Materials beschrijven de chemisch ingenieurs hoe ze de zaden kunnen maken en gebruiken om homogene dunne films te laten groeien. In laboratoriumtests bleken fotovoltaïsche apparaten gemaakt van de films zowel efficiënt als betrouwbaar, een voorheen problematische combinatie voor apparaten gemaakt van 3D- of 2D-perovskieten.

"We hebben een methode bedacht waarmee je de eigenschappen van de macroscopische films echt kunt aanpassen door eerst op maat te maken wat je in de oplossing stopt", zegt co-auteur Aditya Mohite. "Je kunt tot iets komen dat heel homogeen is in grootte en eigenschappen, en dat leidt tot een hogere efficiëntie. We kregen bijna de modernste apparaatefficiëntie voor de 2D-behuizing van 17%, en dat was zonder optimalisatie. We denken dat we dat op verschillende manieren kunnen verbeteren."

De uit zaad gekweekte, zeer efficiënte fotovoltaïsche films bleken vrij stabiel in de tests en behielden meer dan 97% van hun piekefficiëntie na 800 uur onder verlichting zonder enig thermisch beheer. In eerder onderzoek waren 3D-halogenide-perovskiet-fotovoltaïsche apparaten zeer efficiënt, maar vatbaar voor snelle degradatie, en 2D-apparaten misten efficiëntie maar waren zeer stabiel.

Hoewel zaadgroei vaak is aangetoond voor anorganische kristallen en andere processen, is dit volgens Mohite de eerste keer dat de productiemethode is aangetoond in organische 2D-perovskieten.