Onderzoekers van de Universiteit van Manchester gebruiken polystyreendeeltjes in plaats van dure polymeren om de volgende generatie zonnecellen te maken. die worden gebruikt om zonnepanelen te maken, stabieler en zelfs goedkoper.

De verhuizing zou de productie- en fabricagekosten van de zonnecellen aanzienlijk kunnen verlagen, het in de toekomst goedkoper maken van elektriciteit voor het publiek in een tijd waarin de energieprijzen stijgen.

Het onderzoek, gepubliceerd door The Royal Society of Chemistry in het tijdschrift nanoschaal , laat zien hoe wetenschappers van de Universiteit van Manchester isolerende polystyreen microgeldeeltjes gebruiken om de kosten te verlagen en de stabiliteit van perovskiet-zonnecellen of PSC's te verbeteren.

PSC's zijn een nieuw soort zonnepaneel en worden door het World Economic Forum beschouwd als een van de tien opkomende technologieën. Dit komt omdat ze een ongekende toename hebben in hun snelheid van stroomconversie-efficiëntie en mogelijk relatief lage kosten per watt hebben.

Zonnepanelen zijn nu gemeengoed op huizen en gebouwen in het VK, maar het wijdverbreide gebruik ervan wordt nog steeds gehinderd door hoge productiekosten. Deze traditionele fotovoltaïsche (PV) panelen bevatten silicium om het licht te oogsten dat wordt omgezet in energie, maar het is een dure, energie-intensief materiaal te produceren. Recent onderzoek heeft zich gericht op PV's die een goedkopere verbinding gebruiken, perovskiet, als de lichte oogstlaag in plaats van silicium.

PSC-stroomconversie-efficiëntie nadert nu pariteit met gevestigde zonne-PV-technologie, die tientallen jaren duurde om te bereiken. Dus, met het potentieel om nog hogere efficiënties te bereiken in een veel kortere tijd en hun relatief lage productiekosten, PSC's worden nu commercieel aantrekkelijker.

Echter, huidige PSC's gebruiken doorgaans organometaalhalogenideperovskiet (OHP) als lichtabsorbeerder, die gemakkelijk afbreekt bij blootstelling aan water. Dit maakt hun praktisch gebruik beperkt, vooral in het Britse klimaat. De cellen vertrouwen ook op een gatentransportlaag, die de efficiënte beweging van elektrische stroom na blootstelling aan zonlicht bevordert. Maar het vervaardigen van de organische materialen voor het transport van gaten is erg duur en deze hebben geen stabiliteit op de lange termijn. Dit is waar het gebruik van isolerende polystyreen microgeldeeltjes om de hoek komt kijken.

Prof Brian Saunders, Professor in polymeer- en colloïdchemie van de School of Materials aan de Universiteit van Manchester, zegt:"Er is meer onderzoek nodig om het volledige potentieel van de opwindende PSC-technologie te realiseren. Het verbeteren van de PSC-stabiliteit en het verminderen van het gebruik van duur gattransportmateriaal (HTM) zijn twee aspecten die steeds meer aandacht krijgen. Daarom zijn we kijken hoe PSC's het beste kunnen worden geproduceerd, houd ze droog en maak ze in de toekomst nog commerciëler."

Hij legt uit:"De perovskietlaag in zonnecellen is niet inherent onstabiel, maar de vereiste HTM-laag is. HTM-lagen van gecongregeerde polymeren zijn dun, maar ook relatief duur en dragen een aanzienlijk deel van de totale kosten van de zonnecel bij. In deze studie gebruikten we polystyreen, dat is 1 tienduizendste van de productiekosten van polymeren, en is ook hydrofoob, wat de stabiliteit van PSC's helpt verbeteren. Over het algemeen wegen de verbeterde stabiliteit en lagere productiekosten ruimschoots op tegen de verminderde efficiëntie."

In de toekomst wil Prof Saunders de microgelbenadering verder verfijnen om de impact op de efficiëntie te minimaliseren en te werken aan het verminderen van het toxische loodgehalte in PSC's.