Perovskiet werd in 1839 in het Oeralgebergte ontdekt en bleef meer dan anderhalve eeuw vrijwel onopgemerkt. In 2009 werd het materiaal gebruikt door de Japanse onderzoeker Tsutomu Miyasaka voor de ontwikkeling van de eerste perovskiet-zonnecel. Vandaag produceren Chinese fabrieken perovskiet-zonnepanelen op industriële schaal, met opmerkelijke resultaten: tandemcellen, die een perovskietlaag boven op silicium combineren, halen al een rendement van 29,2% en 907 watt op een standaardpaneel. Silicium, dat de markt al 70 jaar domineert, nadert zijn fysieke limiet van ongeveer 33%, terwijl commerciële panelen vandaag slechts 20–22,5% van het zonlicht omzetten.

(Redactie: China / Energie & Technologie)

China staat op het punt de manier waarop we zonne-energie produceren fundamenteel te veranderen. Terwijl de wereld blijft vertrouwen op zonnepanelen met silicium, investeren Chinese onderzoekers en de industrie massaal in een materiaal dat de hele sector zou kunnen revolutioneren: perovskiet. Dit mineraal werd voor het eerst ontdekt in 1839 in het Oeralgebergte in Rusland en bleef meer dan 150 jaar grotendeels onderbelicht. Pas in 2009 bouwde de Japanse onderzoeker Tsutomu Miyasaka de eerste zonnecel met perovskiet, waarmee een ontwikkeling begon die China inmiddels tot een industrie heeft uitgebouwd.

Waarom zou perovskiet beter kunnen presteren dan silicium?

Silicium is al zeven decennia het basismateriaal voor zonnepanelen. Maar de technologie nadert haar fysieke grenzen. Het theoretische maximale rendement van silicium ligt rond 33%, terwijl commerciële panelen vandaag slechts 20–22,5% van het zonlicht omzetten in elektriciteit. Met andere woorden: ongeveer 80% van het licht dat een dak bereikt, gaat verloren.

Bovendien is de productie van silicium bijzonder energie-intensief: kwartszand moet in enorme ovens worden verhit tot meer dan 3.000 graden Fahrenheit. Dat proces vraagt veel energie en is duur.

Perovskiet verandert de hele vergelijking:

• Het kan opgelost worden in een vloeistof en via spuiten of printen op oppervlakken worden aangebracht bij kamertemperatuur.
• Er zijn slechts een fractie van de grondstoffen nodig die voor silicium vereist zijn.
• De productie veroorzaakt per watt ongeveer een derde minder koolstofdioxide dan traditionele siliciumproductie.
• Ingenieurs zijn er al in geslaagd het toe te passen op flexibel plastic, gebogen oppervlakken en glas.

Tandemcellen: perovskiet boven op silicium

De meest veelbelovende toepassing is de tandemcel, die een laag perovskiet combineert met een siliciumcel. Deze configuratie heeft al een rendement van 29,2% bereikt en een vermogen van 907 watt op een standaardpaneel. Dat is aanzienlijk meer dan klassieke siliciumpanelen kunnen bieden.

Industriële productie in China

Chinese fabrieken produceren nu al perovskiet-zonnepanelen op industriële schaal. Deze productiecapaciteit, gecombineerd met lagere kosten en de mogelijkheid om het materiaal op verschillende oppervlakken te printen, zou de overgang naar hernieuwbare energie aanzienlijk kunnen versnellen.

Wat komt hierna?

Hoewel perovskiet een enorm potentieel heeft, blijven er uitdagingen op het gebied van duurzaamheid, stabiliteit op lange termijn en het gebruik van lood in de samenstelling van sommige cellen. Het onderzoek gaat door en China lijkt vastbesloten een leidende rol te spelen in deze technologische race.

Conclusie

Perovskiet is niet alleen een alternatief voor silicium. Het is een technologie die de spelregels van zonne-energie zou kunnen veranderen. Van een mineraal dat anderhalve eeuw lang vrijwel werd genegeerd tot zeer efficiënte zonnepanelen die industrieel worden geproduceerd: het verhaal van perovskiet laat zien hoe snel innovatie vooruit kan gaan wanneer er inzet en investeringen zijn. En China bevindt zich deze keer aan de voorhoede van die revolutie.