Nieuw materiaal maakt zonnecellen meer dan twee keer zo efficiënt
Het mineraal perovskiet heeft een bijzonder fijnmazige nanostructuur, waardoor het meer licht opvangt dan eerdere zonnecellen. En nu hebben Amerikaanse onderzoekers de opbrengst van het supermateriaal verdubbeld door een spiegelplaat te verwisselen.
De verwachtingen zijn hooggespannen voor zonnecellen met het materiaal perovskiet.
De productie is goedkoper en de energieopbrengst uit verschillende soorten zonlicht is hoger.
De verwachtingen zijn hooggespannen voor zonnecellen met het materiaal perovskiet.
Zeker nu onderzoekers van de universiteit van Rochester in New York onlangs een nieuw rapport hebben gepubliceerd, waaruit blijkt dat de nieuwe zonnecellen dubbel zo efficiënt zijn.
Mineralen met speciaal patroon vangen meer zonnestralen op
Perovskieten zijn een groep mineralen die bestaan uit een verbinding van calcium, natrium, cerium of strontium en titanium, niobium of ijzer.
De zwarte of witachtige mineralen delen een speciaal patroon op nanoschaal, waardoor ze goed licht kunnen absorberen en omzetten in energie.
Door de fijnmazige structuur van perovskieten kunnen ze ook een breder scala aan lichtstralen opvangen dan traditionele zonnecellen met silicium.
De laatste decennia is er veel onderzoek gedaan naar zonnecellen waarin een perovskiet samen met een zout op loodbasis – LHP (lood-halide perovskiet) – het lichtabsorberende materiaal vormt.
De blauw-rode paren illustreren een verbroken verbinding tussen een elektron en een atoom. Door het fijnmazige kristalpatroon van de perovskiet te spiegelen, maken de metaalplaatjes het moeilijker voor het elektron om weer bij het atoom te komen, en dat maakt de cel effectiever. efficiënter.
Perovskietzonnecellen zijn niet alleen efficiënt en goedkoop om te produceren, maar ook flexibel, waardoor ze makkelijker geïnstalleerd en gebruikt kunnen worden.
Metaal maakt zonnecellen tweemaal zo efficiënt
Het onderzoeksteam, geleid door Kwang Jin Lee van de universiteit van Rochester, experimenteerde met het combineren van de perovskietplaten in zonnecellen met platen van diverse andere materialen.
Gewoonlijk hebben de zonnecellen een laag glassubstraat – een dunne, spiegelachtige folie van speciaal gehard glas.
Maar toen de New Yorkse onderzoekers deze vervingen door een dun laagje gehard metaal, konden de perovskietzonnecellen 250 procent meer lichtstralen omzetten in energie.
Zonnecellen werken doordat de fotonen in de lichtstralen het absorberende materiaal raken en energie toevoegen, waardoor elektronen hun binding met een atoom verbreken.
De beweging van de breuk creëert elektrische stroom, maar wanneer de verbinding wordt hersteld, wordt de energie omgezet in warmte en kan deze niet worden gebruikt als elektriciteit.
Het metalen plaatje verlengt de tijd die het elektron nodig heeft om zijn positie bij het atoom weer in te nemen, zodat de energie langer geoogst kan worden.
Vrij korte levensduur
De plaat werkt als een spiegel, die de ingewikkelde structuur van perovskietkristallen weerspiegelt, en ‘door een heleboel verrassende natuurkunde’ maakt hij het moeilijker voor elektronen om zich weer aan atomen te binden, legt Chunlei Guo, een van de onderzoekers, uit aan Science Alert.
Hoewel perovskietzonnecellen een groot potentieel hebben, is het nadeel dat hun levensduur relatief kort is.