Perovskietmodule. Foto | Niels van Loon / Solliciance

Zonnecellen van perovskiet doorstaan test

Nieuwe zonnecelmodules op basis van het mineraal perovskiet, ingepakt in glas en voorzien van stabiliserende laagjes van TU/e-makelij, blijken goed bestand tegen vocht, licht en temperatuurschommelingen. Dat is nu aangetoond door Solliance, een verbond van onder meer TNO, het Belgische imec en de TU/e. Dit is een belangrijk resultaat, omdat de levensduur van perovskietcellen nog de voornaamste zorg is rond deze veelbelovende nieuwe technologie.

door
foto Niels van Loon / Solliance

Perovskietcellen combineren in potentie de voordelen van de conventionele siliciumcellen (hoge efficiëntie) en ‘plastic’ zonnecellen (goedkoop, dun en flexibel). Eén van de voorziene toepassingen is het plaatsen van halfdoorlaatbare perovskietcellen bovenop andere zonnecellen, om zo een groter deel van het zonnespectrum te kunnen benutten. Een groot struikelblok is helaas nog de levensduur: de eerste perovskietcellen van zo’n tien jaar geleden functioneerden slechts enkele minuten.

Binnen de TU/e wordt onder meer in de groep Molecular Materials and Nanosystems van Spinozalaureaat René Janssen aan deze nieuwe technologie gewerkt, ook in samenwerking met Solliance. Een directe bijdrage aan de verbeterde levensduur van de nu geteste perovskietmodules komt echter van TU/e-hoogleraar Adriana Creatore (Plasma & Materials Processing, Technische Natuurkunde).

Creatore is een expert op het gebied van atoomlaagdepositie, een methode om met grote precisie extreem dunne laagjes van een specifiek materiaal aan te brengen – bijvoorbeeld in een zonnecel. Het is gebleken dat dergelijke dunne laagjes metaaloxide de stabiliteit van perovskietcellen kunnen verhogen. “Je kunt de metaaloxide letterlijk beschouwen als een beschermlaag”, legt ze uit. “Maar onze laagjes spelen ook een rol in het transport van de ladingsdragers in de zonnecel. In onze groep onderzoeken we welk type laagjes hiervoor de optimale eigenschappen hebben. We werken hier nu vijf of zes jaar aan met Solliance en dat heeft al tot meer dan tien publicaties en een octrooi geleid. De samenwerking is dus zeer vruchtbaar.”

Met name de omvang van de geteste modules maken de nieuwe testresultaten bijzonder, legt Creatore uit. “Het meeste onderzoek vindt plaats aan superkleine cellen. Nu zijn door Solliance volwaardige modules gemaakt, die eenvoudig op te schalen zijn. Dat maakt deze stap een mijlpaal in de ontwikkeling van perovskietcellen.”

Stabiliteitstests

Bij Solliance zijn ze er nu in geslaagd om modules van vijftien bij vijftien centimeter te maken, laat Sjoerd Veenstra van Solliance weten. Deze zijn – ingepakt tussen twee glasplaatjes – gedurende duizend uur onderworpen aan een drietal stabiliteitstests: blootstelling aan (het equivalent van) direct zonlicht, hoge vochtigheidsgraad en temperaturen tussen -40 en +85 graden Celsius.

Al deze procedures leidden niet of nauwelijks tot vermindering van het aanvangsrendement van zo’n tien procent. In het lab van Solliance kunnen ze overigens inmiddels al perovskietcellen met een rendement van 21 procent maken, vergelijkbaar met de bekende siliciumcellen, benadrukt Veenstra. “Maar die technologie hebben we nog niet opgeschaald tot modules. Wel hebben we al modules met een rendement van vijftien procent, maar die zijn nog niet getest.” Het is volgens hem nog geen andere partijen gelukt om dermate stabiele perovskietmodules te produceren. Het plan is dat de modules nu ook getest gaan worden in realistische omstandigheden, buiten het lab. Mogelijk komt de testfaciliteit op de laagbouw van Vertigo daarvoor in aanmerking.

Deel dit artikel via je socials