Een nieuw type materiaal voor zonnecellen van de volgende generatie maakt het gebruik van lood overbodig, die een belangrijke wegversperring is geweest voor deze technologie.

Zonnepanelen, met het mineraal perovskiet, staan ​​in het middelpunt van de belangstelling sinds het materiaal in 2009 voor het eerst werd bewezen te werken. Zonnecellen die met dit materiaal zijn gebouwd, zijn efficiënter dan de huidige zonnepanelen. Huidige zonnepanelen vangen gemiddeld 15% tot 18% van de zonne-energie op, terwijl perovskiet-zonnecellen maar liefst 28% efficiënt zijn.

Maar er zijn grote obstakels om deze materialen commercieel te gebruiken:de materialen zijn niet stabiel, en ze bevatten in water oplosbaar lood, wat een gevaar voor de gezondheid is.

Nu een team van wetenschappers en ingenieurs onder leiding van Letian Dou, assistent-professor chemische technologie aan de Purdue University, hebben een sandwichachtig materiaal ontwikkeld waarin organische en anorganische materialen zijn verwerkt om een ​​hybride structuur te vormen die geen lood gebruikt en een sterk verbeterde stabiliteit heeft.

"Deze structuren zijn erg spannend, " zei Dou. "De sandwichstructuren zijn als halfgeleider-kwantumbronnen die tegenwoordig veel worden gebruikt in veel elektronische en opto-elektronische apparaten, maar ze zijn veel gemakkelijker te produceren en toleranter voor defecten, "

Het onderzoek werd maandag (11 november) gepubliceerd in het tijdschrift Natuurchemie .

In een paper gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society in september, de wetenschappers hadden het materiaal verwerkt in een essentieel onderdeel van veel elektronische apparaten, een veldeffecttransistor.

Yao Gao, hoofdauteur van beide onderzoekspapers en een postdoctoraal onderzoeker in de onderzoeksgroep van Dou, zei dat de nieuwe organisch-anorganische hybride perovskietmaterialen goedkoper zijn en beter presteren dan een traditionele anorganische halfgeleider. Ook, Gao zei, de ontwerpstrategie van het nieuwe materiaal zou kunnen dienen als blauwdruk voor veel andere functionele hybride materialen.

"Zonnepanelen, zoals veel mensen hebben aangetoond, kan zeer efficiënt zijn, " zei hij. "Met onze nieuwe technologie, we kunnen de hybride perovskietmaterialen intrinsiek stabieler maken. Door het giftige lood te vervangen, deze nieuwe materialen zijn beter voor het milieu en kunnen ook veilig worden gebruikt voor bio-elektronische sensoren op het lichaam."

Een patent voor deze technologie is ingediend via het Purdue Research Foundation Office of Technology Commercialization.