Nieuws

Perovskiet werkt beter onder druk

Dorine Schenk | woensdag 22 juli 2020

Perovskiet is al een aantal jaar een veelbelovend materiaal voor zonnecellen omdat het potentieel goedkoper en efficiënter is de huidige siliciumzonnecellen. Maar het degradeert onder invloed van licht; een vervelende eigenschap voor een zonnecel. Onderzoekers van het Nederlandse onderzoeksinstituut AMOLF laten nu zien dat perovskiet stabieler is als de structuur in elkaar gedrukt wordt.

De onderzoekers keken naar een perovskiet dat bestaat uit een loodion dat omringd is door jood en broom. Dit vormt een holle structuur waarbinnen zich een (positief geladen) kation bevindt. Als je hier licht op schijnt, scheiden de jood- en broomionen waardoor ze geen mengsel meer vormen. Die scheiding is nadelig want het is juist dat jood-broom mengsel dat perovskiet zijn veelbelovende zonnecel-eigenschappen geeft.

Voormalig AMOLF- chemicus Eline Hutter kwam met het idee om die scheiding te voorkomen door het materiaal onder druk te zetten. Hutter: ‘Ik wist toen nog niet precies waarom. Noem het chemische intuïtie.’ Het bleek dat de jood- en broomionen inderdaad niet meer scheiden bij een druk van 3.000 bar. Dit toont aan dat het vrije volume in het materiaal een cruciale rol speelt bij de ongewenste scheiding van de ionen.

Maar het is niet handig als een zonnecel onder zulke hoge druk moet staan. Daar is gelukkig een praktische oplossing voor. Door het kation in de holle structuur te vervangen door een kleinere variant ontstaat er zogeheten chemische contractie, waarbij het materiaal van binnenuit in elkaar krimpt, zoals iets dat indroogt en samentrekt. ‘Het effect is hetzelfde als het onder hoge druk zetten van het materiaal’, zegt Hutter.

Hutter, E. M. et al. (2020) Cell Rep Phys Sci 1(100120)