Door een kleine hoeveelheid fluoride toe te voegen aan het productieproces van perovskiet, zijn zonnecellen op basis van dat materiaal beter beschermd. De ontdekking is een stap in de goede richting, maar perovskietcellen zijn nog lang niet praktisch toepasbaar.
Onderzoekers van de TU/e, onderzoeksinstituut DIFFER, de Universiteit Twente en Peking University hebben experimenten uitgevoerd met het toevoegen van fluoride aan perovskiet. Ze concluderen dat zonnecellen die gemaakt zijn op basis van dat materiaal, na duizend uur onder extreme licht- en hitte-omstandigheden nog 90 procent van hun rendement behouden. Dat is volgens de onderzoekers 'vele keren langer' dan traditionele perovskietverbindingen.
Perovskiet is een veelbelovend materiaal voor zonnecellen omdat het goedkoop en makkelijk te maken is. Het degradeert echter snel, waardoor het rendement van de zonnecellen snel achteruit gaat. Hoewel de toevoeging van fluoride voor bescherming zorgt, is het niet genoeg om perovskietzonnecellen in de praktijk toepasbaar te maken. In de industrie voor zonne-energie wordt uitgegaan van een rendementsbehoud van 85 procent na 10 tot 15 jaar en daar komen de perovskietcellen nog lang niet bij in de buurt.
Perovskietcellen degraderen onder invloed van vocht, licht en hitte door leemtes in de atomaire structuur van de metaalhalide. Door bij het productieproces fluoride toe te voegen vormen de fluoride-ionen een beschermend laagje rond het kristal, waardoor schadelijke fouten zich niet kunnen verspreiden in het materiaal.
Het team van onderzoekers dat vanuit de Technische Universiteit Eindhoven betrokken is bij het project, concludeert aan de hand van simulaties dat het succes deels komt door de geringe afmetingen en hoge elektronegativiteit van fluoride-ionen. Bij een hoge elektronegativiteit worden elektronen van naburige elementen makkelijker aangetrokken. De fluoride-ionen kunnen daardoor een sterke binding maken met andere elementen in de perovskietverbinding en zo een beschermende laag vormen.
Er wordt al jaren onderzoek gedaan naar het maken van perovskietzonnecellen. Ondanks de nieuwe vinding verwachten de onderzoekers dat het nog tien tot vijftien jaar zal duren voordat het commercieel interessant gaat worden. Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Energy.