Wetenschappers hebben een ontwerp voor een mogelijk goedkopere zonnecel gemaakt dat is geïnspireerd op de structuur van insectenogen. De zonnecel moet gaan bestaan uit microcellen van perovskiet die worden beschermd door een raamwerk van omhullende hexagonen.
Onderzoekers van de Amerikaanse Universiteit van Stanford hebben een speciaal raamwerk ontworpen, om het fragiele perovskiet van voldoende bescherming te voorzien. Perovskiet heeft een kristalachtige, breekbare structuur die lijkt op die van zout; het materiaal is erg onstabiel en de kwaliteit kan snel achteruitgaan als het wordt blootgesteld aan hitte, vocht of mechanische trillingen.
Om dit probleem op te lossen hebben de wetenschappers zich laten inspireren door de samenstelling van het oog van een vlieg; deze bestaat uit honderden kleine segmenten die zich bevinden in een honingraatstructuur. Het voordeel hiervan is dat als er één segment wordt verloren, er nog genoeg over zijn om de werking van het oog te handhaven. Elk segment is fragiel, maar wordt beschermd door een soort muur eromheen.
Het ontwerp van de wetenschappers is vergelijkbaar, en bestaat uit een zonnecel met perovskiet-microcellen die omhuld worden door een beschermlaag in de vorm van zeshoeken van 0,5mm dik. Dit beschermende omhulsel bestaat uit goedkope epoxyhars, die tegen trillingen kan en het perovskiet veel duurzamer maakt. In een test zijn de cellen gedurende zes weken blootgesteld aan temperaturen van 85 graden Celsius en een luchtvochtigheid van 85 procent. Ondanks deze omstandigheden behielden de perovskiet-cellen een relatief hoge mate van efficiëntie bij het genereren van elektriciteit.
Uit tests bleek dat het gebruik van dergelijke beschermlagen als omhulsels vrijwel geen negatief effect had op de efficiëntie van de perovskiet in het omzetten van licht in elektriciteit. De efficiëntie van elke perovskiet-cel bleek bijna even hoog als die van de cellen uit platte reguliere zonnecellen. Mede door de fragiliteit van perovskiet kan dit materiaal niet worden ingezet in de huidige zonnecellen met een plat ontwerp.
Perovskiet geldt al jaren als een belofte voor zonnecellen, maar tot nu zijn veel zonnecellen op de markt nog steeds gemaakt van silicium. Zonnecellen die bestaan uit perovskiet-kristallen zijn net zo efficiënt als reguliere zonnecellen die zijn gebaseerd op het traditionele silicium, maar kunnen uiteindelijk wel leiden tot lagere prijzen, omdat perovskiet relatief goedkoop is.
Het onderzoek is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Energy & Environmental Science, onder de titel Scaffold-reinforced perovskite compound solar cells.