Dankzij een beschermende hongraatstructuur kan een zonnecel van perovskiet beter tegen hitte en vocht. De kwetsbaarheid van perovskiet was altijd een nadeel van het materiaal, die hiermee deels wordt opgelost.

Perovskiet geldt al jarenlang als een grote belofte op het gebied van zonnecellen. Het materiaal is goedkoper dan het gangbare silicium en wetenschappers slagen erin steeds hogere rendementen te halen. Maar door de broze, zoutachtige kristalstructuur is perovskiet en zeer onstabiel en kwetsbaar materiaal dat slecht tegen hitte en vocht kan. Bovendien gedijt perovskiet slecht op een platte ondergrond, waardoor de onopvallende zonnepanelen, die nu vele daken sieren, geen optie zijn.

Wetenschappers hebben deze beperkingen tot nu toe proberen te overwinnen door bijvoorbeeld de kristalstructuur van het materiaal te veranderen (zie ‘Zeer stabiele zonnecel van perovskiet’) of door een beschermlaagje aan te brengen (zie ‘Laagje maakt perovskiet-zonnecel stabieler’).

 

Steiger

Onderzoekers van Stanford University komen met een alternatief, waarover zij onlangs publiceerden in het tijdschrift Energy & Environmental Science. Zij omhulden het perovskiet in een honingraatstructuur. Daarvoor gebruikten ze een goedkope epoxyhars die veel bij de fabricage van microelektronica wordt gebruikt. De structuur, bestaande uit honderden zeshoeken van slechts 500 µm dik, fungeert als een soort steiger die het perovskiet beschermt.

​De honingraatstructuur van de perovskiet zonnecel na de stresstest. Beeld: Dauskardt Lab/Stanford University​

Redundantie

Het voordeel van de honingraatstructuur is de ingebouwde redundantie: als een segment uitvalt zijn er honderden anderen die het nog wel doen. Het bouwwerk bleek bovendien slechts een beperkte invloed te hebben op het rendement van de zonnecel.

Om te testen hoe goed de structuur beschermde, stelden de onderzoekers de ingepakte perovskietcellen gedurende zes weken bloot aan hoge temperaturen (85°C) en een hoge vochtigheid (85%). Ook na die zes weken waren de cellen nog altijd in staat om een acceptabel deel van het zonlicht om te zetten in elektriciteit.

 

Esthetisch

De wetenschappers hebben al patent aangevraagd voor hun vinding, en studeren nu nog op manieren om het zonlicht nog beter in het hart van het perovskiet te laten doordringen, zodat het rendement nog verder omhoog kan. Zij verwachten dat er interessante esthetische toepassingen mogelijk zijn voor dit type zonnecellen, vanwege hun fraaie honingraatstructuur.

Omslagbeeld: Karunakar Rayker/Flickr