Zonnecellen bereiken binnenshuis een hoog rendement

Energie

Redactieteam van de website voor technologische innovatie - 10 juli 2025

De ster van de nieuwe zonnecel is het materiaal perovskiet. [Afbeelding: Chia-Tse Hsu et al. - 10.1063/5.0260714]

Perovskiet zonnecellen

Dankzij een opkomende zonneceltechnologie verliest zonne-energie haar precieze en strikte betekenis.

Perovskiet-zonnecellen zijn dankzij hun structuur en fysieke flexibiliteit uitgegroeid tot een goedkoper en efficiënter alternatief voor traditionele siliciumzonnecellen. Hun hoge energieomzettingsrendement – ​​de hoeveelheid energie die wordt opgewekt door de hoeveelheid energie die de cel bereikt – maakt deze cellen geschikt voor het opwekken van elektriciteit met behulp van zwakkere lichtbronnen.

Chia-Tse Hsu en collega's van de National Chiao Tung University in Taiwan hebben perovskiet-zonnecellen ontwikkeld die effectief binnenverlichting omzetten in elektrische energie; zonnecellen die het zonder direct zonlicht kunnen doen.

"De meest voorkomende zonnecellen op de markt zijn zonnepanelen op basis van silicium", aldus professor Fang-Chung Chen. "Perovskiet-zonnecellen kunnen echter dun, licht, flexibel en zelfs semi-transparant zijn, terwijl siliciumpanelen stijf en zwaar zijn, waardoor ze alleen op vlakke, duurzame oppervlakken kunnen worden toegepast."

En het gaat niet alleen om de plaatsing van de panelen: perovskietcellen zijn binnenshuis efficiënter dan siliciumcellen.

Onder standaard zonlicht (bijna 12.000 lux) behaalden de perovskietcellen een energieomzettingsrendement van 12,7%, wat, vergeleken met de beste siliciumzonnecellen met 26%, niet veel is. De perovskietzonnecellen behaalden echter een indrukwekkend rendement van 38,7% onder 2.000 lux, een helderheid die een fractie is van die van zonlicht op een zonnige dag en een helderheidsniveau vergelijkbaar met dat in kantoren.

Oppervlaktetexturen van perovskietlagen, geprepareerd onder verschillende omstandigheden om de beste manier te vinden om materiaaldefecten te corrigeren. [Afbeelding: Chia-Tse Hsu et al. - 10.1063/5.0260714]

Verboden band

Om een ​​zonnecel te maken die intern licht kan omzetten in elektriciteit, moesten onderzoekers de bandgap van de perovskiet aanpassen.

De energiekloof – of bandkloof – beschrijft de minimale energie die elektronen nodig hebben om naar hogere energieniveaus te springen. Verschillende bandkloven kunnen verschillende golflengten van licht absorberen. Door de verhoudingen van moleculen in de oplossingen aan te passen die gebruikt worden om de perovskietlagen te vormen waaruit zonnecellen bestaan, konden onderzoekers een ideale bandkloof bereiken voor het absorberen van intern licht – een afstemming die niet mogelijk is in siliciumzonnecellen.

"De interne efficiëntie van perovskiet-zonnecellen is hoger, wat betekent dat fotovoltaïsche producten beter geschikt zijn voor veelzijdige toepassingen, waaronder buiten, binnen en andere omgevingen met weinig licht en bewolking", aldus Chen. "Het aanpassen van de bandgap heeft helaas een negatief effect: het veroorzaakt defecten in de perovskietlagen. Om het verlies aan efficiëntie te compenseren, hebben we een methode voorgesteld om de defecten te corrigeren."

Verrassend genoeg zorgde de methode van het team ervoor dat de zonnecel minder gevoelig werd voor corrosie en zelfs de algehele efficiëntie ervan toenam.

"Aanvankelijk hoopten we alleen dat onze aanpak de efficiëntie van apparaten zou verbeteren", aldus Chen. "Aangezien de geringe betrouwbaarheid van perovskiet-zonnecellen een grote uitdaging vormt voor de acceptatie ervan, hopen we dat onze methode de weg vrijmaakt voor de commercialisering van perovskiet-zonnepanelen."

Ander nieuws over:

Meer onderwerpen