De ‘potentiële’ revolutie voor zonnepanelen: Perovskiet

perovskietPerovskiet is een verzamelnaam voor mineralen waarvan de kristalstructuur overeenkomt met die van calciumtitaat. De geschiedenis van perovskiet is hoe dan ook een wonderlijke en begint bij een buitenbeentje in de zonnecelwereld: professor Michael Grätzel van de Technische Hogeschool in Lausanne, Zwitserland.

Gewone zonnecellen bevatten zogeheten halfgeleiders zoals silicium, waarin zonlicht elektronen kan losslaan die uit het materiaal kunnen worden getrokken en zo stroom leveren. De Zwitserse elektrochemicus, maakte naam met zogeheten kleurstofzonnecellen, waarin een verfachtige organische vloeistof met titaanoxide elektronen loslaat als er zonlicht op valt, een proces dat wel wat wegheeft van de fotosynthese in planten. Om die elektronen te verzamelen en als stroom te benutten, worden sinds jaar en dag poreuze materialen gebruikt die het contactoppervlak met de vloeistof zo groot mogelijk maken.

De Grätzel-cellen worden op bescheiden industriële schaal geproduceerd en toegepast. Het rendement ervan is redelijk en ze kosten haast niks, zeker vergeleken met halfgeleiderzonnecellen als silicium. Nadeel is echter dat er vloeistof in zit. Dat maakt ze kwetsbaar. Ze kunnen lek raken. Bevriezen als het tegenzit.

Perovskiet is multifunctioneel inzetbaar als het mineraal verwerkt wordt in zonnecellen. Overdag kan de zonnecel licht opvangen. Als het donker wordt geeft deze licht af. Het absorbeert en genereert dus licht. Op productniveau zal perovskiet ervoor zorgen dat de zonnecellen minder dik en minder groot hoeven te zijn voor hetzelfde rendement. Normale silicium zonnecellen zijn ongeveer 180 micrometer dik. De dikte van Perovskiet hoeft maar 1 micrometer dik te zijn voor het hetzelfde rendement.

Extra rendement binnen handbereik of prematuur

Internationaal zijn perovskieten zonder meer een hype, zegt Albert Polman, oud-directeur van het FOM-instituut Amolf (voor fundamenteel onderzoek) in Amsterdam en een specialist in de interactie van licht en nanomaterialen. Bij Amolf wordt niet alleen gewerkt aan perovskiet-zonnecellen, maar ook aan leds (met Philips). Omdat licht niet alleen stroom kan maken, maar stroom ook licht. ‘Er gebeuren talloze dingen waarvan we twee jaar geleden werkelijk nog geen idee hadden. Het gaat zo snel, het kost moeite het allemaal bij te houden.’
Vorig najaar waarschuwde Polman in het kader van een grote zonnecelconferentie in de RAI in Amsterdam toch maar even dat het kind niet met het badwater weg moet worden gegooid. ‘De suggestie dat de gangbare silicium-zonnecellen hebben afgedaan, is echt te prematuur. Perovskieten, hoe opwindend ook, staan nog in de kinderschoenen.’
Het mineraal is op veel plekken in de natuur te vinden, omdat er zoveel aanbod is, is de inkoopprijs laag. Toch gaat het uiteindelijk om de kosten per kilowattuur en de opbrengsten. Een heel effectieve cel dat veel geld kost, levert uiteindelijk meer op dan een zeer goedkope cel die niet maximaal oplevert.

Het is ook belangrijk om te weten hoe de rendementen in de praktijk stand houden. De normale zonnecellen van silicium geven veelal garantie op tientallen jaren productiviteit. Van perovskiet weet niemand dit nog, zonnecellen met Perovskiet zijn alleen nog maar getest in het lab en niet in op het dak.

Omdat het direct uit de natuur komt, bevat perovskiet nog giftige stoffen en is het erg gevoelig voor vocht. Voor kleinschalige toepassing is dit geen probleem maar voor grootschalige toepassingen zal het mineraal bewerkt moeten worden.

Er zijn nog een hoop onderzoeken nodig om uit te vinden of perovskiet het van gewone silicium-zonnecellen gaat winnen. De komende 10 jaar zal het rendement dat u kan behalen met de reguliere zonnepanelen het winnen van de technologische ontwikkeling.

 (bron: De Volkskrant)

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.