In de afgelopen weken hebben Chinese wetenschappers verschillende doorbraken behaald in de ontwikkeling van zonnecellen van perovskiet. Eind oktober ontwikkelden onderzoekers van de universiteit van Hongkong een perovskiet zonnecel met een efficiëntie van 25,6 procent en op 5 november zette zonne-energiebedrijf LONGi een nieuw efficiëntierecord (33,9 procent) voor kristallijn silicium-perovskiet tandemcellen.

Perovskiet zonnecellen zijn een veelbelovende technologie omdat perovskiet goedkoop en veelvoorkomend is. Daarnaast is er maar een dun laagje perovskiet nodig om een cel te maken, waardoor het op verschillende (niet rechte) oppervlaktes kan worden aangebracht.

Omdat de technologie nog in de kinderschoenen stond haalde het voorheen niet dezelfde efficiëntie als de veelgebruikte kristallijn silicium (cSI) panelen, maar had het theoretisch altijd veel potentie. De doorbraken van de Chinese onderzoekers bevestigen deze potentie verder en laten zien dat het als product kan concurreren met een typisch zonnepaneel.

Tandemcellen
Een veelbelovende applicatie van perovskiet cellen zijn tandemcellen. Hierbij wordt een dun laagje perovskiet aangebracht op een silicium zonnecel, waardoor de combinatie een groter deel van het lichtspectrum kan benutten.

De zonnecel van de onderzoekers bij LONGi Green Energy Technology is tot nu toe de meest efficiënte tandemcel. Met 33,9 procent efficiëntie verbrak het het oude record van de King Abdullah University of Science & Technology, dat in mei een tandemcel met 33,7 procent efficiëntie demonstreerde. De doorbraak werd bevestigd door het National Renewable Energy Laboratory van de Verenigde Staten, die de ontwikkeling van zonnecelefficiëntie al lange tijd bijhoudt en in kaart brengt.

Overigens doorbrak de LONGi-zonnecel ook de limiet voor wat theoretisch mogelijk wordt gehouden voor traditionele zonnecellen. Deze Shockley-Queisser limiet stelt dat een traditionele silicium zonnecel maximaal 33,7 procent van het zonlicht in energie kan omzetten.

Opschalen en kinderziektes
Momenteel hebben perovskiet zonnecellen nog moeite met concurreren met traditionele cellen voor de meeste toepassingen. Dat komt voor een groot deel omdat de productiecapaciteit nog klein is en ze dus nog niet op de schaal worden geproduceerd die nodig is om de prijs naar beneden te krijgen.

Een ander probleem waar perovskiet zonnecellen nog mee kampen is dat ze minder lang meegaan dan traditionele cellen. Als ze lange tijd aan zon of hoge temperaturen worden blootgesteld gaat de prestatie over het algemeen snel achteruit.

De Chinese onderzoekers, onder leiding van professor Zhu Zonglong van City University of Hong Kong, ontwikkelde een cel die aanzienlijk beter bestendig is tegen de elementen. De onderzoekers lieten de cel 1.200 uur werken bij 65 graden Celsius, waarna het nog 90 procent van de oorspronkelijke capaciteit over had.