Opwerken afgedankte perovskietcellen. Een kind kan de was doen (afb: Feng Gao et al./Nature)
Onderzoekers van de universiteit van Linköping (Zwe) zouden een methode hebben ontwikkeld om alle onderdelen van een perovskiet-zonnecel her-haaldelijk te kringlopen zonder milieuschadelijke effecten. De kringloopzonnecel heeft hetzelfde rendement als de oorspronkelijke zonnecel van ‘maagdelijke’ materiaal. Het belangrijkste oplosmiddel is dat bij dit opwerkproces gebruikt wordt zou water zijn, maar er wordt ook fosfienzuur, natriumjodide en/of natriumacetaat gebruikt voor het oplossen van het perovskietdeel van de zonnecel.
Zonne-energie is in mijn(=as’) idee de elegantste en minst schadelijke manier om zonlicht direct om te zetten in een energievorm waar wij, arme mensenzielen, wat mee kunnen. Het belangrijkste materiaal voor zonnecellen is silicium en silicium is niet soepel weer bruikbaar te maken om opnieuw ingezet te kunnen worden. Dat is beslist noodzakelijk als we een echt duurzame energietoekomst willen bereiken.
“Er is momenteel geen efficiënte technologie om het afval van siliciumpanelen te verwerken. Daarom belanden oude zonnepanelen op de vuilstort. Enorme bergen elektronisch afval waar je niks mee kunt doen”, zegt Xun Xiao, postdoc bij de universiteit van Linköping. “We moeten rekening houden met kringlopen bij het ontwikkelen van nieuwe zonneceltechnologieën” vult zijn ‘baas’ Feng Gao aan. “Als we niet weten hoe dat gaat, moeten we die zonnecellen misschien helemaal niet op de markt brengen.”
Een van de veelbelovende materialen voor zonnecellen van de volgende generatie zijn perovskieten, al moet daar aan toegevoegd worden dat die nog steeds met, vooral, stabiliteitsproblemen worstelen. Perovskieten zijn niet alleen relatief goedkoop en gemakkelijk te produceren, maar ook licht, flexibel en transparant. Dankzij deze eigenschappen kunnen perovskietcellen op veel verschillende oppervlakken worden aangebracht, ook op ramen. Bovendien kunnen ze tot 25% van de zonne-energie omzetten in stroom, wat vergelijkbaar is met het rendement van de huidige siliciumcellen.
“Er zijn veel bedrijven die nu perovskietzonnecellen op de markt willen brengen, maar we willen een nieuwe afvalhoop voorkomen. In dit project hebben we een methode ontwikkeld waarbij alle onderdelen hergebruikt kunnen worden in een nieuwe perovskietcel zonder dat dit ten koste gaat van de prestaties van de nieuwe cel,” zegt medeonderzoeker Niansheng Xu.
Kortere levensduur
Aangezien perovskiet-zonnecellen momenteel een kortere levensduur hebben dan siliciumzonnecellen, is het belangrijk dat het kringlopen van perovskietcellen ook efficiënt en milieuvriendelijk is. Perovskiet-zonnecellen bevatten onder meer een kleine hoeveelheid lood die nodig is voor een hoog rendement. Dat stelt ook hoge eisen aan een goed functionerend kringloopproces.
Er zijn al methoden om uitgediende perovskietzonnecellen op te werken. Die gebruiken meestal dimethylformamide, een veeltoegepast ingrediënt in verven. Die stof is giftig, schadelijk voor het milieu en mogelijk kankerverwekkend. Wat de onderzoekers van Linköping nu hebben gedaan, is in plaats daarvan een technologie te ontwikkelen waarbij water kan worden gebruikt als oplosmiddel opwerken van perovskieten. Dat schijnt te werken. Xiao: “We kunnen alles recycleren – van glas, elektroden, perovskietlagen tot de ladingstransportlaag.”
De volgende stap voor de onderzoekers is om de methode te ontwikkelen voor gebruik op grotere schaal in een industrieel proces. Op de lange termijn geloven ze dat perovskietzonnecellen een belangrijke rol kunnen spelen bij een echt duurzame energieopwekking.
Bron: idw-online.de