Perovskiet-halfgeleiderzonnecellen zijn een zeer opwindende fotovoltaïsche technologie die dezelfde efficiëntie heeft als silicium, maar gegoten of gedrukt in dunne films via vloeibare inkt. Een team van Tor Vergata University en University of Zanjan heeft een nieuwe methode ontwikkeld waarbij een eenvoudig vel papier wordt gebruikt om de perovskietfilms te deponeren zonder dure apparatuur. De truc om met deze opmerkelijk goedkope methode hoge prestaties te bereiken, is om de papierapplicator in anti-oplosmiddel te weken, wat de efficiëntie bijna verdubbelt in vergelijking met droog gebruik, tot 11% op flexibele plastic substraten. Papier heeft, in vergelijking met andere zachte applicators, de juiste porositeit en gladheid voor het neerslaan van perovskietfilms van hoge kwaliteit.

Perovskiet-halfgeleiderzonnecellen zijn een zeer opwindende fotovoltaïsche technologie omdat ze een vergelijkbare energieconversie-efficiëntie hebben als die op basis van conventioneel silicium, maar ze kunnen in dunne films worden gegoten via precursorinkten die voordelen bieden bij de productie. De meeste perovskietfilms in laboratoria over de hele wereld worden afgezet door middel van spincoating, wat een hoge controle van de filmdikte en de morfologie garandeert. Het grootste deel van de inkt wordt echter uitgestoten tijdens de afzetting en wordt verspild. Er zijn pogingen gedaan om bekledingstechnieken te ontwikkelen voor depositie over grote oppervlakken. De meest efficiënte zonnecellen die worden vervaardigd via spincoating, omvatten het toevoegen van druppels anti-oplosmiddel (d.w.z. een vloeistof met andere eigenschappen dan die gebruikt in de perovskiet-precursorinkten) tijdens het spinnen, wat de morfologische kwaliteit van de perovskiet-halfgeleiderfilms verbetert. Deze methode is echter zeer moeilijk te implementeren bij het gebruik van coatingtechnieken met een groot oppervlak, waarbij de zorgvuldige engineering van de droogprocessen verwarmingen of gasstromen inhouden om de morfologie van de perovskietfilm te regelen.

Een internationaal team van onderzoekers uit Italië en Iran heeft een volledig nieuwe methode gepubliceerd die een eenvoudig vel papier gebruikt om de perovskietfilms af te zetten zonder een spincoater of andere grote oppervlaktetechnieken zoals slot-die-coating of blade-coating. De resultaten van hun project zijn gepubliceerd in iScience, het open access interdisciplinaire tijdschrift van Cell Press, waarin de recepten worden uitgelicht die nodig zijn om met deze methode efficiënte zonnecellen te realiseren.

"Toen ik voor mijn stage bij CHOSE-labs in Rome kwam, merkte ik bij toeval dat een stuk schoonmaakpapier dat in oplosmiddel was gedrenkt op een natte perovskiet-precursorfilm, bruin werd en veranderde in wat leek op een nogal veelbelovende perovskiet-halfgeleiderfilm. Mijn supervisor in Rome, prof. Brown, stelde voor dat ik tijdens mijn verblijf daar een coatingmethode ontwikkelde op basis van deze ontdekking", beschreef Nazila Zarabinia, de eerste auteur van het werk. "We hebben verschillende zachte applicators geprobeerd:degene die het beste werkte, was papier met de gunstigste eigenschappen van porositeit en gladheid", voegde ze eraan toe. De hoogste efficiëntie van een flexibele cel vervaardigd met deze afzetting via anti-solvent-soaked applicator-methode (genaamd DASSA) was 11%. De onderzoekers denken dat dit een bevredigende efficiëntie is, vooral voor flexibele zonnecellen op plastic PET-substraten, en met behulp van een volledig handmatige procedure. De overeenkomstige efficiëntie die werd behaald met spincoatingapparaten met de anti-oplosmiddelmethode was 14,9%, dus er is ruimte voor verdere verbetering. In het manuscript stellen de auteurs een geautomatiseerde procedure voor voor verdere toekomstige optimalisatie.

"We denken dat deze eenvoudige methode al die laboratoria zal aanspreken die een lijn in perovskietonderzoek opzetten en die niet (voor geld of tijd) in staat zijn geweest om dure depositieapparatuur te kopen (een beetje zoals handmatige mescoating van titaniumfilms die veel werd gebruikt om betreden het veld in de tijd van kleurstofgevoelige zonnecellen) omdat het de afzetting van de perovskietfilm ongelooflijk goedkoop mogelijk maakt.Het kan ook van bijzonder belang zijn voor groepen die geautomatiseerde druktechnieken ontwikkelen door het anti-oplosmiddel toe te passen, niet op de perovskietfilm, gebruikelijk, maar in plaats daarvan op de applicator. Bovendien zal het interessant zijn om te proberen deze methode ook uit te breiden tot de transportlagen voor de productie van volledige cellen", aldus Thomas M. Brown, corresponderend auteur van het werk.

De onderzoekers laten zien dat het weken van het papier dat als applicator wordt gebruikt in een anti-oplosmiddel de energieconversie-efficiëntie van zonnecellen met 82% verhoogt in vergelijking met de zonnecellen waar het aanbrengen van de perovskietfilm werd uitgevoerd met een vel droog papier.