Coffeïne heeft een structuur (met name de twee carboxylgroepen: =O) die de vorming van perovskietkristallen verbetert (afb: WikiMedia Commons)
Ach ja, ik heb het hier al vaker geroepen dat de toekomst voor de zonnecellen de perovskietcellen zijn, maar het lijkt er op dat perovskietcellen kasplantjes zijn. Altijd ziek, zwak of misselijk. Ze kunnen niet echt goed tegen hitte en vocht en ook eigenlijk niet goed tegen ultraviolet en dat is een tikje problematisch op een zomers dak. Nu schijnt coffeïne (ja, dat pepmiddel in de koffie) te helpen.
Perovskiet (feitelijk calciumtitaanoxide (CaTiO3) maar er bestaan verschillende formuleringen ) is als materiaal om zonnecellen van te maken ideaal. Met licht worden elektronen in perovskiet makkelijk ‘bevrijd’ en je kunt via opdamping of uit oplossing vrij eenvoudig perovskietcellen maken. Intussen is het rendement net zo hoog als van siliciumcellen.
Het probleem is dat perovskiet relatief instabiel is. Calciumtitaanoxide kan niet goed tegen hitte, vocht en ook niet erg tegen ultraviolet licht. Onderzoekers vertellen graag sterke verhalen. Ook hier. “Op een dag toen we over perovskietcellen spraken zei mijn collega Rui Wang: ‘Als we koffie drinken stijgt onze energie, waarom ook niet bij perovskiet?”, vertelt Jingjing Hue van de universiteit van Californië in Los Angeles. “Misschien werkt het wel met coffeïne.”
“We zochten een eenvoudige, goedkope en algemeen bruikbare strategie die de inherente thermische instabiliteit van perovskietcellen vermindert”, zegt Wang. De meeste oplossingen bestaan uit extra beschermingslagen of een aparte celopbouw, waarbij de achteruitgang zoveel mogelijk wordt tegengegaan.
Vreemd
Dat coffeïne kan werken lijkt vreemd, maar is chemisch niet eens zo raar. Dat molecuul bevat twee carboxylgroepen die zich zouden kunnen binden aan de perovskietkristallen. Daardoor zou coffeïne de kristalgroei van perovskiet gunstig kunnen beïnvloeden.
De vraag is of dat de stabiliteit van het perovskiet bevordert. De onderzoekers hoopten dat dat ook het ladingstransport zou vergemakkelijken. Ze voegden aan het perovskietlaagje nog indiumtinoxide toe en nog wat ingrediënten ter bevordering van de stabiliteit.
Het rendement van de resulterende zonnecellen was niet slecht: 20,25% (meer als zonder coffeïne). Wang: “We waren wel verrast.” Bij 85°C beleven de cellen relatief lang stabiel. Na 1300 uur behielden ze nog steeds 86% van hun rendement. Zonder coffeïne was dat na 175 uur nog maar 60%.
Volgens de onderzoekers vergemakkelijkt de toevoeging van coffeïne ook nog eens de productie. Dat zal allemaal wel, maar als je zonnecellen op je dak wilt hebben dan hebben we het niet over uren, maar over jaren en dan hebben we het al gauw over tienduizenden uren. Wie volgt?
Bron: bdw