De nieuwe perovskietcel van Grätzel (afb: EPFL)
Het gaat al heel best met de aloude siliciumcel, maar de grote belofte op het gebied van zonnecellen lijkt toch nog steeds de perovskietcel. Vorige maand meldde ik dat een Frans/Amerikaanse onderzoeksgroep perovskietcellen had gemaakt met een rendement van 22%, maar de technische hogeschool in het Zwitserse Lausanne EPFL zeggen nu een soortgelijk resultaat geboekt te hebben. De verwachtingen zijn dat perovskietcellen ooit de 45% rendement zullen halen, waar siliciumcelllen op zo’n 25% blijven steken. Overigens is perovskiet niet helemaal zonder ‘zorgen’. De optische stabiliteit laat te wensen over. De Zwitserse onderzoekers bereikten hun resultaat door toepassing van een speciaal kristalgroeitechniek.
Het bleek Michael Grätzel c.s. dat als de druk enigszins werd teruggedraaid bij het groeien van de perovskietkristallen, ze het hoogste rendement konden bereiken dat ooit met grote perovskietcellen is bereikt. Dat is een opsteker voor perovskietcellen die goedkoper te produceren zijn dan siliciumcellen. Dat betekent niet het einde van de siliciumcellen, omdat de concurrent, zoals gezegd, nog wel wat zwakke plekken heeft. Zo wordt, schijnt, momenteel lood toegevoegd om de stabiliteit van de cellen te verhogen. Duocellen, waarbij een laag perovskiet over silicium wordt gelegd, zou de siliciumcellen een extra impuls kunnen geven met rendement van boven de 30% (en een theoretisch maximum van zo’n 45%). Dat heeft te maken dat met die cellen ook de hoogenergetische delen van het zonlichtspectrum worden gevangen door het perovskiet, terwijl het laagenergetische zonlicht het perovskiet passeert en door de siliciumcellen wordt ‘geoogst’.
Grätzel is vooral bekend van de naar het vernoemde organische zonnecel, waarbij een kleurstof zonlicht omzet in elektrische energie. De eerste perovskietcellen zouden organische zonnecellen zijn geweest waar de kleurstof was vervangen door perovskietdeeltjes.
Perovskiet is eigenlijk geen verbinding, al wordt er wel de verbinding calciumtitaanoxide aan verbonden, maar de naam van de kristalstructuur die vernoemd is naar de Russische natuurkundige Lev Perovski. Om die kristalstructuur te verkrijgen worden eerst bepaalde stoffen opgelost en ontstaat er een soort ‘inkt’. Die wordt op elektrisch geleidend glas gesmeerd. Daar droogt de ‘inkt’ op en ontstaat er een dunne laag kristallen als het glas licht verwarmd wordt: de gewenste perovskietlaag.
Wetenschappers zijn constant bezig uit te vinden hoe ze een zo glad en regelmatig mogelijke kristallaag kunnen verkrijgen met grote kristallen om een maximale energieopbrengst te krijgen. Centrifugeren is een mogelijkheid. Grätzel, hij schrijft zijn naam tegenwoordig met ae ipv ä, gebruikte onderdruk op een speciale manier (flitsvacuüm), waardoor een zeer regelmatige perovskietlaag zou zijn ontstaan met glanzende kristallen van hoge elektronische kwaliteit, aldus het persbericht.
Bron: EurekAlert