Een eenvoudige kop koffie inspireerde een onderzoek doorbraak die kon zien perovskiet zonne- cellen te vervangen silicium degenen.

Afstudeerder Rui Wang van UCLA zat vorig jaar maart koffie te drinken met collega's. Wang besloot te testen of de chemische structuur van cafeïne het belangrijkste probleem van perovskiet zou kunnen oplossen: het onvermogen om met fel zonlicht om te gaan.

Zijn experiment werkte. Als gevolg hiervan zijn perovskiet-zonnecellen dichter bij commercieel levensvatbaar. Het opent ook de deur naar onderzoek naar andere materialen die - zoals cafeïne - het ware potentieel van perovskiet-zon kunnen ontsluiten.

Perovskiet zonne-energie: onderzoekers worden wakker met echt potentieel

Perovskiet-zonnecellen worden nu beschouwd als de toekomst van zonne-energietechnologie . Dat komt omdat ze het potentieel hebben om kosteneffectiever en energiezuiniger te zijn dan silicium.

Perovskiet is een mineraal, maar de naam verwijst ook naar materialen die de kristallijne structuur delen. In feite kunnen goedkope, gemakkelijk verkrijgbare elementen zoals lood en jodium perovskietachtige structuren maken. Perovskietcellen zijn daarom goedkoper en gemakkelijker te maken dan siliciumcellen, het probleem is hun instabiliteit.

Het onderzoek begon echt in 2010, waarbij de perovskiettechnologie qua kosten en prestaties dicht in de buurt kwam van de concurrentie met silicium.

De structuur van perovskietmaterialen maakt zonnecellen zeer effectief in het omzetten van licht in elektriciteit. Tot nu toe werd het echter snel afgebroken door direct en constant zonlicht, wat de prestaties van zonnepanelen aanzienlijk vermindert .

Het experiment: cafeïne verhoogt de stabiliteit van perovskiet

UCLA-hoogleraar Engineering Yang Yang leidde het op cafeïne gebaseerde onderzoek. Hij zegt dat perovskiet-zonnecellen nu een stap dichterbij zijn om 20 of 30 jaar mee te gaan, zoals traditionele zonnecellen.

Het onderzoeksteam voegde cafeïne toe aan een vloeibare oplossing van dimethylformamide, methylammoniumjodide en loodjodide. Vervolgens maakten ze een glasfilm en bouwden deze in een zonnecel.

Bij verhitting tot 85 ° C ontdekten onderzoekers dat het apparaat zijn thermische stabiliteit bijna 55 dagen behield. Het behield ook 86 procent van de energie die het innam.

Een vergelijkbare cel zonder cafeïne behield na 175 uur slechts 60 procent van zijn energieconversie-efficiëntie.

Verder onderzoek nodig voor massaproductie van perovskiet

Volgens Yang is cafeïne nog maar het begin. Vergelijkbare materialen kunnen nu worden bestudeerd om perovskiet-zonnecellen in commerciële productie te duwen.

Er kunnen andere verbindingen zijn die nog efficiënter werken, zegt hij.

Het NSW- bedrijf GreatCell Solar werkt momenteel aan de productie van de eerste commercieel geproduceerde perovskietzonnecellen in Australië.