Betere zonnecellen, transparante technologie en meer

Zonnecellen op basis van perovskiet in het bijzonder zijn een goed voorbeeld dat de mogelijkheden van de nieuwe, computerondersteunde technologie illustreert. Het mineraal belooft een uitstekende elektriciteitsopbrengst, die in een zonnemodule met meerdere lagen ruim boven de 30 procent zou liggen.

De levensduur laat echter te wensen over, wat veranderd zou kunnen worden door extra elementen toe te voegen, het fabricageproces te veranderen of extra coatings te gebruiken. De keuze aan kandidaten en het aantal mogelijkheden is echter enorm. Bovendien kan de efficiëntie parallel hieraan achteruitgaan.

Een geautomatiseerd proces, ontwikkeld bij MIT en gepubliceerd in Nature Communications is bedoeld om dit moeizame en vooral langdurige proces van materiaalanalyse radicaal te versnellen. Er wordt momenteel gesproken over een 85-voudige toename in de snelheid waarmee eigenschappen geanalyseerd kunnen worden, met als doel een verdere toename.

Dit wordt mogelijk gemaakt door twee algoritmen die beelden van de monsters onderzoeken die door een hyperspectrale camera zijn genomen. Enkele honderden hiervan konden betrouwbaar geanalyseerd worden dankzij de foto's, die veel meer laten zien dan zichtbaar licht. De benodigde tijd is volgens het onderzoek minder dan 30 minuten, wat anders meerdere dagen aan metingen zou hebben vereist.

De focus lag op de bandkloof, die ook de elektrische geleidbaarheid bepaalt, en de duurzaamheid van het materiaal. Beide zijn essentieel voor efficiënte en duurzame zonnecellen. Bij het daaropvolgende onderzoek van reeds bekende legeringen was de nauwkeurigheid ongeveer 98 procent. Niet slecht.

Het proces van het leveren van nieuwe monsters in nieuwe samenstellingen wordt momenteel geoptimaliseerd. Er moeten verschillende combinaties worden geprint om de resultaten in slechts enkele minuten te verkrijgen. Het doel is om zonder onderbreking nieuwe materialen te produceren en te testen. Vrij realistische miljoenen verschillende materiaalmonsters zouden dan volledig automatisch getest kunnen worden.

Het doel is niet alleen om de volgende generatie zonnecellen te ontwikkelen. Halfgeleiders van volledig nieuwe materialen, volledig transparante circuits en volledige apparaten, evenals betere, efficiëntere schermen behoren ook tot de geplande projecten.