Een belangrijke innovatie in de zonne-energiesector komt uit China: onderzoekers van de Xi’an Jiaotong Universiteit hebben een Omgekeerde perovskiet-zonnecel die, dankzij een zelf-geassembleerde dubbellaags (SAB), behaalde een recordefficiëntie van 26,08%. Deze nieuwe technologie belooft een revolutie teweeg te brengen in de toekomst van hernieuwbare energie.

Omdat het een gamechanger is voor perovskietcellen

Perovskiet-zonnecellen kunnen met twee verschillende architecturen worden gebouwd: de kneepwaarbij de verlichting plaatsvindt aan de zijde van de elektronentransportlaag (ETL), en de pinwaarin licht door de gatentransportlaag (HTL) gaat. De omgekeerde versie, die in dit nieuwe onderzoek wordt gebruikt, neemt precies de pinconfiguratie over die deze biedt betere prestaties qua stabiliteit en duurzaamheid vergeleken met traditionele modellen.

Het innovatieve element van deze technologie is het gebruik van een zelf-samengestelde dubbele laag als contactmateriaal voor de gaten. Deze dubbellaag bestaat uit een zelf-assemblerende monolaag (SAM) van fosfonzuurbovenop een laag van trifenylamineeen organische verbinding die de hechting tussen de laag en de perovskietfilm verbetert. Deze aanpak verhoogt niet alleen de energie-efficiëntie, maar verbetert ook thermische en mechanische stabiliteit van de cel.

De zelf-assemblerende dubbellaag (SAB) vertegenwoordigt een innovatieve oplossing gebaseerd op verschillende moleculaire lagen die met elkaar zijn verbonden via chemische bindingen, zoals de onderzoekers uitleggen: “Deze gelaagde methode stabiliseert de monolaag dankzij stijvere componenten, waardoor ook de filmbeëindiging kan worden gecontroleerd .” In de praktijk biedt de dubbele laag een stabielere en duurzamere interface dan conventionele methoden.

Om de cel te bouwen gebruikte het onderzoeksteam een ​​substraat bestaande uit glas en transparante geleidende oxiden (TCO), de zelf-assemblerende dubbellaag, een perovskietabsorber, een buckminsterfullereen (C60)een bufferlaag van bathoferrocine (BCP) en een zilver (Ag) metaalcontact.

Getest onder standaard lichtomstandigheden behaalde de cel buitengewone resultaten: een efficiëntie van 26,04%een nullastspanning van 1.185Veen stroomdichtheid van 26,27 mA/cm² en een vulfactor van83,84%. Maar het meest opvallende is dat van hem duur: de cel behield de 94% van het initiële rendement na 2.000 uur testen in warme en vochtige omstandigheden (bij 85°C).

Een van de meest interessante aspecten van dit onderzoek is de weerstand van de cel in de loop van de tijd. Volgens de onderzoekers vertoonde het apparaat na 2.000 uur een efficiëntieverlies van minder dan 4%, een resultaat dat de industrienormen voor siliciumcellen overtreft, die een maximaal verlies van 5% in 1.000 uur mogelijk maken.

Deze resultaten, gecertificeerd door China Nationale Accreditatiedienstpositioneren deze zonnecel tot de beste die ooit zijn ontwikkeld op het gebied van efficiëntie en stabiliteit. Voor degenen die geïnteresseerd zijn in de technische details: het volledige onderzoek is gepubliceerd op Natuur energie.

Een vergelijking met andere innovaties: naar excellentie in zonne-efficiëntie

Het resultaat van deze omgekeerde perovskietzonnecel, met een rendement van 26,08%, behoort tot de beste prestaties ooit behaald in de sector. De technologische concurrentie op fotovoltaïsch gebied is echter hevig. Recente ontwikkelingen hebben bijvoorbeeld geleid tot de creatie van zonnecellen ultradunne perovskietgeschikt voor het bereiken van een efficiëntie van 27% dankzij het gebruik van geavanceerde optische resonatoren, die het lichtabsorptievermogen verbeteren. Tegelijkertijd is de tandem cellen – die verschillende materialen combineren, waaronder perovskiet en silicium – zijn de technologie voorbijgestreefd 30% efficiëntiedat een nog ambitieuzere grens voor de toekomst van hernieuwbare energie vertegenwoordigt.

Deze vooruitgang toont aan dat fotovoltaïsch onderzoek de grenzen blijft verleggen, met steeds efficiëntere en innovatieve oplossingen. Hoewel de efficiëntie van 26,08% geen absoluut record vertegenwoordigt, ligt het concurrentievoordeel van deze nieuwe technologie in de thermische en mechanische stabiliteitwat het bijzonder veelbelovend maakt voor langetermijntoepassingen en zware omgevingsomstandigheden. Uiteindelijk laat dit zien dat niet alleen het efficiëntiepercentage van belang is, maar ook het vermogen om de prestaties in de loop van de tijd op peil te houden, wat cruciaal is om duurzame en betrouwbare energie voor de toekomst te garanderen.