Een andere zorg met betrekking tot het wondermateriaal is dat het in de meeste gevallen lood bevat, wat schadelijk is voor mens en milieu. Veenstra: “Vooral de vorm waarin lood aanwezig is in perovskiet, kan voor problemen zorgen.” Door de zwakke ionbindingen in perovskiet kan het lood gemakkelijk uit de zonnecel lekken als een perovskiet-module kapot gaat. Volgens de huidige wetgeving mag lood alleen voorkomen als het gewichtspercentage onder de 0,1 procent blijft. Zonnecelmodules zijn nu nog uitgezonderd van deze regel; het lijkt dus voldoende om ze goed in te pakken. “Maar het is goed om nu al te zoeken naar alternatieven voor lood, zoals tin”, zegt Loi. “Al is het maar omdat het over een aantal jaar misschien niet meer mag worden gebruikt.”
De zwakke ionbindingen waardoor lood en andere delen van het perovskiet gemakkelijk oplossen, zijn echter ook een voordeel, vertelt Veenstra. “Hierdoor kun je de materialen gemakkelijk scheiden en recyclen. Een paar wetenschappelijke onderzoeken hebben aangetoond dat je een perovskiet-zonnecel na gebruik uit elkaar kunt halen en de onderdelen kunt oplossen en zuiveren. Daarna kun je er een nieuwe zonnecel van maken die vergelijkbaar presteert en dezelfde efficiëntie heeft.” Deze hoge kwaliteit van recyclen is met andere zonnecel-technologieën vrijwel niet haalbaar.
Hiervoor is het wel belangrijk dat er een recyclingindustrie is en dat de complete zonnecel - dus ook de beschermende verpakking - vanaf het begin van het ontwikkelingsproces ontworpen wordt met het oog op circulariteit, voegt Ehrler toe. “De verkeerde lijm kan al voor problemen zorgen bij het recyclen.”
Tandem-zonnecellen
Zelfs als zowel het lood- als het stabiliteitsprobleem wordt opgelost, denkt Loi niet dat perovskiet silicium als grondstof voor zonnecellen op korte termijn zal vervangen. “De reden daarvoor is vooral van economische aard”, zegt ze. “Er is een gevestigde industrie voor de productie van silicium.” Een grootschalige perovskiet-industrie moet nog worden opgebouwd. “De bestaande zonnecelbedrijven zijn erg conservatief”, vult Ehrler aan. “Ik denk niet dat ze op korte termijn perovskiet-zonnecellen gaan produceren. De meeste commerciële perovskiet-ontwikkelingen komen van start-ups.”
Het lijkt er nu op dat perovskiet zijn eerste stappen in de commerciële wereld zal zetten aan de hand van silicium. De meest levensvatbare optie is dat perovskiet als extra laag wordt aangebracht op silicium. Dit verhoogt de efficiëntie van de zonnecellen, omdat perovskiet een andere band gap heeft dan silicium. Zo kunnen beide materialen een ander deel van het zonlichtspectrum absorberen en omzetten in elektriciteit: ze vullen elkaar aan. In experimenten in het lab leveren deze zogeheten tandem-zonnecellen veelbelovende resultaten. Ze halen in kleinschalige tests een efficiëntie van 28 tot ruim 29 procent, en in theorie kan dat verhoogd worden tot 35 procent. De productie is echter technisch complexer en daardoor duurder.
:strip_exif()/i/2004466440.jpeg?f=imagearticlefull)
Wanneer kunnen we perovskiet-zonnecellen aanschaffen? “Ik heb geen glazen bol”, zegt Loi. “Maar het Brits-Duitse bedrijf Oxford PV belooft dit jaar commercieel verkrijgbare tandem-zonnecellen van silicium-perovskiet te gaan leveren.”
Ehrler ziet in de commercialisatie van perovskiet een rol voor Nederland weggelegd. “We hebben in Nederland een sterke wetenschappelijk basis voor de ontwikkeling van perovskiet”, zegt Ehrler. “Als we met TNO die kennis op een gestroomlijnde manier aan een commerciële tak kunnen verbinden en dit gesteund wordt, denk ik dat het mogelijk is om over vijf tot tien jaar in Nederland grootschalige productie van zowel tandem-zonnecellen als pure perovskiet-folies te hebben.”