14-07-2020 18:00 | Door: Marc Seijlhouwer

Zonnepanelen van het kristal perovskiet zijn in theorie goedkoper en flexibeler toe te passen dan silicium-panelen. Maar het kristal is erg kwetsbaar, waardoor perovskietpanelen nog niet massaal de markt over hebben genomen. Een Koreaanse uitvinding kan daar verandering in brengen: door een laagje grafeen (koolstof van een atoom dik) toe te voegen wordt de zonnecel veel robuuster.

De Koreaanse onderzoekers van het Ulsan National Institute of Science and Technology, een Zuid-Koreaanse technische universiteit, zochten een oplossing voor de aftakeling van perovskiet. De zonnecellen worden namelijk langzaam afgebroken door de elektrode in de onderkant van de zonnecel; de metaalmoleculen (ionen) uit de elektroden zorgen ervoor dat het perovskiet als het ware gaat roesten.

Om dat te voorkomen, plaatsten de onderzoekers heel voorzichtig een laagje grafeen tussen het metaal en het perovskietkristal. Grafeen geleidt stroom heel goed, maar laat tegelijkertijd geen enkel molecuul van het metaal door. Daarmee kan de elektrode het kristal niet meer aantasten en gaat de zonnecel langer mee.

Lees ook: Flinterdunne zonnecel werkt net zo goed als gewone panelen

Net zo efficiënt

In de tests met de zonnecel presteerde hij goed: na 1.000 uur was er nog 97,5 procent van de oorspronkelijke efficiëntie over. Het grafeenlaagje zorgt er wel voor dat de cel iets minder goed werkt dan gewone perovskietcellen: 16,4 procent van het zonlicht wordt omgezet in elektriciteit, tegenover 17,5 bij cellen zonder grafeen. Dat verschil is volgens de onderzoekers acceptabel.

Grafeen produceren

Omdat perovskietcellen eenvoudiger en dus goedkoper zijn om te maken, kan het grafeenlaagje een doorbraak betekenen. Maar dat vereist wel grote hoeveelheden en oppervlakken grafeen, zodat de bescherming massaal aangebracht kan worden. Voorlopig is het nog niet mogelijk om op betaalbare wijze grote stukken grafeen te maken; het atoomdikke laagje is te kwetsbaar om op die manier te produceren.

Het onderzoek naar het grafeenlaagje verscheen in het wetenschappelijke tijdschrift Nano Letters. Er zijn vooralsnog geen plannen om de techniek snel op te schalen.

Lees ook: Top 5 baanbrekende eigenschappen van grafeen

Bron: UNIST | Beeld: Adobe Stock