Een nanomateriaal gemaakt van fosfor, bekend als fosforeen, wordt een belangrijk ingrediënt voor duurzamere en efficiëntere perovskietzonnecellen (PSC's) van de volgende generatie.

PSC's die een van de snelst ontwikkelende nieuwe zonnetechnologieën zijn en een efficiëntie kunnen bereiken die vergelijkbaar is met de meer algemeen gebruikte commercieel beschikbare siliciumzonnecellen.

Voor de eerste keer, een internationaal team van schone chemie-onderzoekers onder leiding van professor Joseph Shapter en Flinders University, heeft zeer dunne fosforeen-nanobladen gemaakt voor PSC's bij lage temperatuur met behulp van de snelle schuifspanning van het revolutionaire vortex fluidic device (VFD) van de universiteit.

"Silicium is momenteel de standaard voor zonne-energie op daken, en andere zonnepanelen, maar ze kosten veel energie om ze te produceren. Ze zijn niet zo duurzaam als deze nieuwere opties, " zegt adjunct-professor Shapter, nu aan de Universiteit van Queensland.

"Fosforeen is een opwindend materiaal omdat het een goede geleider is die zichtbaar licht absorbeert. In het verleden hadden de meeste niet-metalen materialen één eigenschap, maar niet beide, " hij zegt.

"We hebben een opwindende nieuwe manier gevonden om geëxfolieerde zwarte fosfor om te zetten in fosforeen, wat kan helpen bij het produceren van efficiëntere en mogelijk ook goedkopere zonnecellen, " zegt dr. Christopher Gibson, van het College of Science and Engineering aan de Flinders University.

"Onze laatste experimenten hebben het potentieel van fosfeen in zonnecellen verbeterd, met een extra efficiëntie van 2%-3% in elektriciteitsproductie."

Onderzoek naar het maken van hoge kwaliteit 2-D fosforeen in grote hoeveelheden - samen met andere toekomstige materialen zoals grafeen - effenen de weg naar een efficiëntere en duurzamere productie met het gebruik van de in SA gemaakte VFD, nabij-infrarood laserlichtpulsen, en zelfs een magnetron op industriële schaal.

"Het werk met fosforeen onderzoekt de toevoeging van verschillende atomen aan de matrix die veelbelovende resultaten laat zien in katalyse, met name op het gebied van watersplitsing om waterstof en zuurstof te produceren, ’ zegt professor Shatter.

Met de mogelijkheid om kunstmatig perovskietstructuren te produceren, commerciële levensvatbaarheid is op de drempel en niet te ver weg als de cellen met succes kunnen worden opgeschaald. Ondertussen blijft onderzoek over de hele wereld zoeken naar manieren om de prestaties van perovskietcellen te verbeteren en te optimaliseren.