Bron: imec-int.com
Imec, partner in EnergyVille, heeft in samenwerking met de Universiteit van Cyprus de langetermijnstabiliteit buitenshuis van perovskietzonnepanelen aangetoond.
Minimodules van 4 cm2, ontwikkeld bij imec/EnergyVille, werden gedurende twee jaar uitgebreid geëvalueerd in reële omstandigheden op Cyprus, met een opmerkelijk energie-efficiëntiebehoud van 78 procent na één jaar, wat de huidige perovskietzonnepanelen slechts weken volhouden. Deze veelbelovende bevindingen behoren tot de eerste resultaten uit de praktijk die de stabiliteitsproblemen aanpakken die momenteel de commercialisering van perovskietzonnecellen belemmeren.
De afgelopen tien jaar zijn metaalhalide-perovskieten naar voren gekomen als een veelbelovend materiaal voor de volgende generatie fotovoltaïsche (PV) cellen, dankzij hun unieke optische en elektronische eigenschappen. Dankzij de vooruitgang op het gebied van materialen en techniek hebben deze cellen een snelle verbetering laten zien in hun energieconversie-efficiëntie (PCE).
Stabiliteitsproblemen blijven echter het belangrijkste obstakel voor wijdverspreide adoptie, omdat ze verslechteren door vocht, licht en hitte. Standaard testen binnenshuis in een gecontroleerde omgeving, die voortdurend de zonnestraling nabootst, dienen slechts als indicatie voor prestaties in de echte wereld. Omgevingsomstandigheden, zoals wisselend licht, temperatuur en weer, hebben invloed op de celprestaties. Desondanks heeft slechts een handvol onderzoeksgroepen de prestaties van perovskiet-PV buiten onderzocht, waarbij de nadruk vooral ligt op kleine cellen in plaats van op modules.
De afgelopen twee jaar heeft imec een uitgebreide studie uitgevoerd naar de prestaties van hun perovskiet-PV-modules buitenshuis. Minimodules van 4 cm2en ontwikkeld aan imo-imomec Universiteit Hasselt en imec/EnergyVille in België, werden getest in samenwerking met de Universiteit van Cyprus.
De meest duurzame modules behielden 78 procent van hun initiële PCE na een jaar buiten op Cyprus. Dit toont hun veelbelovende stabiliteit aan in vergelijking met de huidige perovskietzonnepanelen, die een dergelijke buitenefficiëntie slechts weken tot maanden behouden. Dankzij de opstelling buitenshuis werd ook een consistent patroon van prestatievermindering gedurende de dag en het herstel gedurende de nacht ontdekt. Bovendien maakte de rijkdom aan gegevens verkenningen mogelijk met een machine learning-model, dat een sterke correlatie vertoonde met het werkelijke vermogen, wat het potentieel ervan voor toekomstige prestatievoorspellingen benadrukte.
"Dit onderzoek vertegenwoordigt een grote vooruitgang in het begrijpen van de degradatie van perovskietzonnepanelen in reële omstandigheden. Met verdere verbeteringen van de efficiëntie van onze minimodules, die zijn ontworpen met het oog op opschaling, kunnen deze bevindingen het pad naar commercialisering van deze veelbelovende technologie”, aldusTom Aernouts, R&D Manager bij imec/UHasselt/EnergyVille.
Om dieper inzicht te krijgen in het degradatiegedrag in verschillende klimaatzones, zullen de modules ook worden geëvalueerd in het regenachtige klimaat van Brussel, de dorre woestijn van New Mexico en de gematigde klimaten van Madrid en Freiburg.
De bevindingen worden volledig beschreven in het artikel 'Diurnal Changes and Machine Learning Analysis of Perovskite Modules Based on Two Years of Outdoor Monitoring', dat te vinden is in ACS Energy Letters.
Dit onderzoek werd gedeeltelijk gefinancierd door de Europese Unie via het TESTARE-project (Grant ID: 101079488).
