Butylpyridine blijkt te reageren met het halfgeleidermateriaal met ‘gaten’ (afb: Vitautis Getautis)

Onderzoekers uit Litouwen en Zwitserland denken erachter gekomen te zijn waardoor de levensduur, en daarmee de bruikbaarheid, van perovskiet-zonnecellen nog zo beperkt is. De halfgeleider in het zonnecel-materiaal zou reageren met een veelgebruikt additief (butylpyridine). Dat gaat ten koste van de opbrengst. Ze hebben ook oplossingen in de aanbieding.
Perovskietzonnecellen zijn het helemaal, maar er blijken toch altijd weer vlekjes aan deze techniek te kleven die de echte doorbraak tegenhouden. Enkele van die drempels zijn de (in)stabiliteit en de relatief korte levensduur. Volgens onderzoeker Vytautas Getautis van de universiteit van Vilnius zou er om die problemen op te lossen nog te weinig gekeken zijn naar de wisselwerking tussen de diverse componenten van het systeem. Voor het eerst zou er door de onderzoekers nu gekeken zijn naar de interactie tussen de halfgeleider en de stof die gebruikt wordt om de opbrengst van de zonnecel te vergroten.
“We hadden een hypothese. Butylpyridine wordt vaak gebruikt om de prestatie te verhogen. Die stof zou kunnen reageren met de halfgeleider, dat wil zeggen het materiaal met ‘gaten’ (ontbrekende elektronen; as). Daardoor neemt het rendement van die halfgeleider af.”
De onderzoekers in Vilnius synthetiseerden eerst de producten die uit die reactie tussen de halfgeleider en butylpyridine ontstaan die de boosdoeners zouden kunnen zijn. Vervolgens onderzochten wetenschappers van de Zwitserse polytechnische hogeschool in Lausanne (EPFL) oudere perovskietzonnecellen op de aanwezigheid van die stoffen met behulp van een massaspectrometer en stelden de negatieve invloed van die stoffen op het rendement van de zonnecellen vast.

Nieuwe wegen

Getautis: “De concentratie van die stoffen na een paar maanden is heel laag, maar de ontdekking van deze schadelijke stoffen opent nieuwe wegen voor de productie van stabiele, langlevende perovskietzonnecellen.” De onderzoekers in Vilnius zouden ook diverse oplossingen hebben bedacht om de schade te vermijden. Hun eerste suggestie is minder nucleofiele of sterisch gehinderde pyridineverbindingen te gebruiken. Een andere mogelijkheid is de moleculaire structuur van de halfgeleider te veranderen, waardoor het niet meer kan reageren met butylpyridine.

Bron: Alpha Galileo