Onderzoekers van de Australian National University (ANU) hebben nieuwe wegen ingeslagen op het gebied van energie-efficiëntie van zonnecellen en hebben daarbij een glimp opgevangen van de toekomst van de technologie.

De onderzoekers hebben een nieuw record van 21,6 procent efficiëntie neergezet, de hoogste ooit bereikt voor perovskietcellen boven een bepaalde grootte.

Dit betekent dat 21,6 procent van het zonlicht dat op de cellen valt, wordt omgezet in energie.

Universitair hoofddocent Thomas White zegt ter vergelijking:typische zonnepanelen die nu op daken worden geïnstalleerd, hebben een efficiëntie van 17-18 procent.

"Er zijn drie dingen die je probeert te bereiken met zonnecellen, je probeert ze efficiënt te maken, stabiel en goedkoop, " zei hij. "Perovskieten zijn de toekomst van zonnecellen."

"Met perovskieten is de efficiëntie nu concurrerend, en kosten is een van de grote verkoopargumenten. De echte uitdaging is nu om ze stabiel genoeg te maken om bijvoorbeeld op een dak te gebruiken, waar ze 25 tot 30 jaar moeten kunnen meegaan in extreme temperaturen.

"Uiteindelijk, het doel is om deze perovskieten te combineren met silicium in een tandemzonnecel. Het samenvoegen van de twee materialen kan ons mogelijk een hogere efficiëntie opleveren dan elk afzonderlijk."

Universitair hoofddocent White en zijn team werken al jaren aan het verbeteren van perovskietzonnecellen.

Perovskietmaterialen combineren overvloedige en goedkope chemische elementen, waaronder koolstof, waterstof, stikstof, jodium en lood.

"Vijfennegentig procent van de zonnecellen is op dit moment gemaakt van silicium. Het is een zeer, zeer goed materiaal, maar het zal de bovengrens van zijn efficiëntie bereiken in de komende vijf of tien jaar, ', zegt universitair hoofddocent White.

"Om een ​​echt goede tandem-zonnecel te kunnen maken, moeten je beide cellen zo efficiënt mogelijk werken. Omdat silicium niet veel beter kan worden, we hebben ons gefocust op de perovskiet-helft."

Het nieuwe efficiëntierecord betekent dat perovskietcellen nu 216 watt elektrisch vermogen per vierkante meter kunnen produceren.

"Als ze heel klein zijn, is het moeilijk om ze nauwkeurig te meten, en het is niet per se representatief voor wat er zou gebeuren als je zou opschalen, ', zegt universitair hoofddocent White.

"Dus ons resultaat is het hoogste op een schaal die velen als het minimum beschouwen - één vierkante centimeter."

Om het recordresultaat te behalen, co-onderzoeker Dr. Jun Peng ontwikkelde een nieuw nanogestructureerd materiaal.

"Een efficiënte zonnecel moet zowel hoge spanning als hoge stroom kunnen produceren, " zei dr. Peng.

"Het kan moeilijk zijn om beide tegelijkertijd te bereiken, maar de nanogestructureerde laag in onze cellen maakt dit mogelijk."

De resultaten van het team zijn onafhankelijk geverifieerd door het CSIRO Photovoltaics Performance Lab, het enige laboratorium op het zuidelijk halfrond dat is geaccrediteerd om de efficiëntie van zonnecellen te certificeren volgens internationale normen.

Deze studie werd voltooid met de hulp van financiering van het Australian Renewable Energy Agency.