Een perovskiet zonnepaneel ter grootte van een A4 vel papier, die bijna zes keer groter is dan 10x10 cm ² eerder gerapporteerde modules van dat type, is ontwikkeld door onderzoekers van de Swansea University, door gebruik te maken van eenvoudige en goedkope druktechnieken.

De doorbraak laat zien dat de technologie op grotere schaal werkt, niet alleen in het laboratorium, wat cruciaal is om de industrie ertoe aan te zetten ermee aan de slag te gaan.

Elk van de vele individuele cellen die de module vormen, is gemaakt van perovskiet, een materiaal van toenemend belang voor zonneonderzoekers omdat het gemakkelijker en goedkoper kan worden gemaakt dan silicium, het meest gebruikte materiaal voor zonnecellen.

Perovskiet-zonnecellen zijn ook zeer efficiënt gebleken, met scores voor stroomconversie-efficiëntie (PCE) - de hoeveelheid licht die op een cel valt die het omzet in elektriciteit - tot wel 22% op kleine laboratoriummonsters.

Het team werkt voor het SPECIFIC Innovation and Knowledge Center onder leiding van Swansea University. Ze gebruikten een bestaand type cel, een koolstofperovskiet-zonnecel (C-PSC), gemaakt van verschillende lagen - titanium, zirkonia en carbon bovenop - die allemaal kunnen worden bedrukt.

Hoewel hun efficiëntie lager is dan die van andere perovskietceltypes, C-PSC's worden niet zo snel afgebroken, al meer dan 1 jaar stabiele werking onder verlichting hebben bewezen.

De doorbraak van het team van Swansea komt van de optimalisatie van het printproces op glassubstraten zo groot als een A4-papier. Ze zorgden ervoor dat de patroonlagen perfect werden uitgelijnd via een methode die registratie wordt genoemd, bekend in de grafische industrie.

Het hele fabricageproces werd uitgevoerd in de lucht, bij omgevingsomstandigheden, zonder de kostbare hoogvacuümprocessen die nodig zijn voor de vervaardiging van silicium.

Het team van Swansea behaalde goede prestaties voor hun modules:

• tot 6,3% stroomconversie-efficiëntie (PCE) wanneer beoordeeld tegen de "1 zon" -standaard, d.w.z. volledig gesimuleerd zonlicht. Dit is wereldwijd toonaangevend voor een C-PSC-apparaat van dit formaat.
• 11% PCE bij 200 lux, ongeveer gelijk aan lichtniveaus in een gemiddelde woonkamer
• 18% PCE bij 1000 lux, gelijk aan lichtniveaus in een gemiddelde supermarkt.

De hoge efficiëntieclassificaties onder lichtomstandigheden binnenshuis tonen aan dat deze technologie niet alleen potentieel heeft voor energieopwekking buitenshuis, maar ook voor het voeden van kleine elektronische apparaten, zoals smartphones en sensoren, binnenshuis.

Dr. Francesca De Rossi, fellow voor technologieoverdracht bij het SPECIFIEKE innovatie- en kenniscentrum van Swansea University, zei:

"Ons werk laat zien dat perovskiet-zonnecellen goede prestaties kunnen leveren, zelfs wanneer ze op grotere schaal worden geproduceerd dan tot nu toe binnen de wetenschappelijke gemeenschap is gemeld. Dit is van vitaal belang om het economisch en aantrekkelijk te maken voor de industrie om ze te produceren.

De sleutel tot ons succes was het zeefdrukproces. We hebben dit geoptimaliseerd om defecten te voorkomen die worden veroorzaakt door het printen van zulke grote gebieden. Nauwkeurige registratie van lagen en patroonvorming van de blokkerende laag hielpen de verbindingen tussen cellen te verbeteren, algehele prestatie verbeteren.

Er is nog werk aan de winkel, bijvoorbeeld bij het vergroten van het actieve gebied - het percentage van het substraatoppervlak dat daadwerkelijk wordt gebruikt voor het produceren van stroom. We zijn er al mee bezig.

Maar dit is een belangrijke doorbraak van ons team, die kunnen helpen de weg vrij te maken voor de volgende generatie zonnecellen"

De studie is gepubliceerd in Geavanceerde materiaaltechnologieën .