Wetenschappers van de Universiteit van Manchester zeggen dat ze een manier hebben gevonden om de milieuveiligheid van perovskiet-zonnecellen te vergroten, waardoor ze waarschijnlijk beter worden opgenomen.
Perovskiet-zonnecellen hebben de belangstelling gewekt omdat ze, in tegenstelling tot siliciumzonnecellen, in massa kunnen worden geproduceerd door middel van roll-to-roll-verwerking. Bovendien zijn ze licht en kleurrijk, met de veelzijdigheid om te worden gebruikt in niet-traditionele omgevingen zoals ramen en voorgevormde daken. Tot nu toe werd de toepassing echter beïnvloed door mogelijke milieurisico's. Perovskiet-zonnecellen bevatten lood, een cumulatieve toxine, en als de cellen beschadigd raken, kunnen er loodionen lekken.
Professor Brian Saunders en Dr. David Lewis, die lessen trekken uit de natuur, zeggen dat ze een manier hebben bedacht om het vrijkomen van lood uit gebroken cellen te elimineren. Met behulp van een biogeïnspireerd mineraal genaamd hydroxyapatiet, een belangrijk bestanddeel van menselijk bot, hebben ze een 'failsafe' gecreëerd die de loodionen in een anorganische matrix vangt. Als gevolg hiervan, als cellen beschadigd zijn, worden toxines opgeslagen in een inert mineraal in plaats van afgegeven in het milieu.
In een dubbel succes ontdekte het door de Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) gefinancierde project dat door de toevoeging van hydroxyapatiet de efficiëntie van de perovskiet-zonnecel steeg tot ongeveer 21%. Dit is vergelijkbaar met een efficiëntie van ongeveer 18% voor controlecellen zonder toegevoegd hydroxyapatiet. Door een hoger rendement in panelen kan er meer energie worden opgewekt tegen lagere kosten.
Het onderzoeksteam hoopt dat de cellen de grootschalige toepassing van perovskiet-zonneceltechnologie zullen bevorderen. Professor Brian Saunders, hoogleraar polymeer- en colloïdchemie aan de School of Materials van de Universiteit van Manchester, zei: “Tot nu toe was de substantiële loodcomponent in perovskiet-zonnecellen een potentieel probleem voor het milieu. Als de zonnecellen beschadigd raken, bijvoorbeeld door hagel, kunnen de ionen gaan lekken.
“Door een storingsvrij systeem in het apparaat te creëren, hebben we een manier bedacht om giftige ionen in beschadigde perovskietcellen te houden. Door de inherente veiligheid van perovskiet-zonnecellen te vergroten, hopen we dat ons onderzoek een helpende hand zal bieden bij de bredere toepassing van zonnetechnologie bij het streven naar netto nul CO2-uitstoot. "
Dr. David Lewis, plaatsvervangend afdelingshoofd en lezer in materiaalchemie, voegde toe: “We zijn met dit onderzoek begonnen omdat we ons inzetten om een milieurisico te elimineren. Die inzet heeft geresulteerd in het vergroten van zowel de duurzaamheid als het rendement van perovskiet-zonnecellen. We hopen dat deze dubbele resultaten de levensvatbaarheid van huizen en bedrijven, wereldwijd, vergroten om zonnetechnologie te hosten en te gebruiken. "
Het onderzoek werd gerapporteerd in: 'Bioinspired scaffolds that sekwestreren loodionen in fysiek beschadigde hoogrenderende perovskietzonnecellen' in Chemical Communications.
Energie is een van de onderzoeksbakens van de Universiteit van Manchester - voorbeelden van baanbrekende ontdekkingen, interdisciplinaire samenwerking en sectoroverschrijdende partnerschappen die een aantal van de grootste uitdagingen waarmee de planeet geconfronteerd wordt, aanpakken. #ResearchBeacons
Het artikel, Bioinspired scaffolds die loodionen vastleggen in fysiek beschadigde hoogrenderende perovskietzonnecellen, is gepubliceerd in Chemical Communications.
