Perovskietpanelen groeien tot zonneparkformaat

Jarenlang haalden perovskietzonnecellen efficiëntierecords op kleine monsters in het lab, terwijl zonnepanelen op echte daken van silicium bleven. Een team onder leiding van Nanjing University heeft nu perovskietmodules gebouwd ter grootte van een gewoon paneel: 1,2 bij 0,6 meter. De beste module leverde tijdens tests stabiel 158,4 watt (Nanjing University). Het onderzoek, dat op 12 augustus in Nature verscheen, laat zien dat het materiaal ook op een formaat dat bruikbaar is voor zonneparken efficiënt kan blijven (Paper).

Het formaat is een probleem door de manier waarop deze cellen worden gemaakt. Een perovskietcel zet licht om in elektriciteit met een heel dunne kristallaag. Een kleine testcel gelijkmatig coaten is te vergelijken met het schilderen van een postzegel: vrijwel perfect werk is dan haalbaar. Voor een paneel moet een veel groter oppervlak gelijkmatig worden gecoat en moeten veel smalle celstroken met elkaar worden verbonden. Hoe groter het oppervlak, hoe meer kleine onvolkomenheden ontstaan.

Die onvolkomenheden kosten energie. Bij een fout in het kristal gaat een deel van de elektrische lading die door zonlicht vrijkomt verloren voordat die als bruikbare stroom de bedrading bereikt. Een groot paneel met veel van zulke plekken levert daardoor merkbaar minder stroom.

Een betere behandeling van het oppervlak

Chemici beperken dat verlies met passivatie: een chemische behandeling van het oppervlak die de schadelijke gevolgen van defecten verkleint. Volgens de onderzoekers verspreiden de gebruikelijke behandelingen met ammoniumhalogeniden zich ongelijkmatig over grote oppervlakken en breken ze af bij verhitting. Daarom vervingen ze die door looddioleaat, een loodhoudende verbinding die volgens hun artikel een stabielere oppervlaktelaag vormt en het verlies van elektrische lading beperkt (Paper). Het team, met onder meer fabrikant Renshine Solar, Beijing Institute of Technology en de University of Victoria in Canada, paste de methode vervolgens toe op echte modules.

Wat een paneel op ware grootte oplevert

De strengste maatstaf is het rendement: het aandeel van de invallende lichtenergie dat een paneel omzet in elektriciteit. De module van 0,72 m² haalde over het volledige oppervlak een rendement van 22,0%. Daarbij tellen ook de randen en contactstroken mee, die zelf geen stroom opwekken (Paper).

Het ging niet om één toevallig geslaagd paneel. Het team bouwde 150 grote modules, die gemiddeld 144 watt leverden. De module van 158,4 watt was dus de beste uit de reeks, niet de doorsnee module (Nanjing University).

Het record kwam van een kleinere module. Die haalde 24,0% over een actief oppervlak van 810 cm², waarbij de niet-actieve randen buiten beschouwing bleven. TÜV SÜD China, een testbedrijf, heeft het resultaat gecertificeerd (pv magazine). Omdat zowel het formaat van de module als de meetmethode verschilt, zijn de cijfers van 24,0% en 22,0% niet rechtstreeks vergelijkbaar.

De kwetsbare plek van perovskiet is al lange tijd de levensduur: warmte en vocht tasten het materiaal aan. In een standaard vocht-warmtetest, die veroudering versnelt door panelen 1.300 uur op 85°C en 85% luchtvochtigheid te houden, verloren de behandelde modules volgens de universiteit ongeveer 2% van hun rendement (Nanjing University). Modules met de oudere ammoniumbehandeling verloren onder dezelfde omstandigheden ongeveer 39%, aldus de universiteit. Zulke tests brengen zwakke plekken snel aan het licht, maar laten niet zien hoe een paneel buiten over tientallen jaren veroudert.

Een voorjaar naast silicium

Het team testte de panelen ook buiten. Volgens de universiteit draaide een perovskietsysteem van 1 MW op hetzelfde grondgebonden zonnepark als een commercieel siliciumsysteem van 3,5 MW (Nanjing University). Omdat de installaties verschillen in omvang, vergeleek het team de dagelijkse stroomproductie per eenheid opgesteld vermogen.

Volgens die maatstaf lag de opbrengst per eenheid vermogen van het perovskietsysteem 3,42% hoger in maart, 3,79% in april en 5,81% in mei 2026, meldt de universiteit. Die cijfers komen uit haar eigen verslag van één locatie gedurende één voorjaar. Media als de South China Morning Post namen ze over zonder ze onafhankelijk te controleren.

De Nanjing-groep heeft concreet laten zien dat ze een reeks perovskietmodules op meterschaal kan maken, een gecertificeerd rendementsrecord kan halen en met een oppervlaktebehandeling de schade door vocht en warmte in tests sterk kan beperken. Om aan te tonen dat deze panelen gedurende hun hele levensduur meer opleveren dan silicium, zijn jarenlang opbrengstgegevens uit verschillende klimaten nodig, plus cijfers over de productiekosten. Renshine en zijn partners zijn de aangewezen partijen om die gegevens te publiceren.