Het verbeteren van de efficiëntie van zonnecellen om onafhankelijk te worden van fossiele brandstoffen is een belangrijk aandachtspunt in het onderzoek naar zonnecellen. Een team onder leiding van natuurkundige dr. Felix Lang van de Universiteit van Potsdam, samen met prof. Lei Meng en prof. Yongfang Li van de Chinese Academie van Wetenschappen in Peking, heeft met succes perovskiet geïntegreerd met organische absorbers om een tandemzonnecel te ontwikkelen die recordrendementen behaalt, zo meldt het wetenschappelijke tijdschrift Nature.
Deze aanpak omvat de combinatie van twee materialen die selectief korte en lange golflengten absorberen – met name de blauw/groene en rood/infrarode delen van het spectrum – en zo de benutting van zonlicht optimaliseren. Traditioneel zijn de meest effectieve rood/infraroodabsorberende componenten in zonnecellen afkomstig van conventionele materialen zoals silicium of CIGS (koper, indium, gallium, selenide). Deze materialen vereisen echter doorgaans hoge verwerkingstemperaturen, wat resulteert in een aanzienlijke CO2-voetafdruk.
In hun recente publicatie in Nature combineren Lang en zijn collega's twee veelbelovende zonneceltechnologieën: perovskiet en organische zonnecellen, die bij lagere temperaturen verwerkt kunnen worden en een lagere CO2-uitstoot hebben. Het behalen van een indrukwekkende efficiëntie van 25,7% met deze nieuwe combinatie was een uitdagende opgave, zoals Felix Lang opmerkte. Hij legde uit: "Deze doorbraak was alleen mogelijk door twee belangrijke ontwikkelingen te combineren." De eerste doorbraak was de synthese van een nieuwe rood/infrarood absorberende organische zonnecel door Meng en Li, die zijn absorptievermogen verder uitbreidt tot in het infraroodbereik. Lang lichtte verder toe: "Tandemzonnecellen stuitten echter op beperkingen vanwege de perovskietlaag, die aanzienlijke efficiëntieverliezen lijdt wanneer ze ontworpen zijn om voornamelijk de blauwe en groene segmenten van het zonnespectrum te absorberen. Om dit te verhelpen, hebben we een nieuwe passiveringslaag op het perovskiet aangebracht, die materiaaldefecten vermindert en de algehele prestaties van de cel verbetert."
Plaatsingstijd: 12-12-2024