Imec en Universiteit van Cyprus bevestigen langetermijnstabiliteit van perovskiet zonnecellen

LEUVEN (Belgium), 7 JANUARI, 2025—Onderzoekscentrum imec, partner in EnergyVille, heeft samen met de Universiteit van Cyprus voor het eerst de langetermijnstabiliteit van perovskiet zonnecellen aangetoond buiten het lab. Zonnecel-minimodules ontwikkeld bij imec/EnergyVille, werden uitgebreid getest in reële buitenomstandigheden. Na één jaar bleken ze nog meer dan 78 procent van hun initiële rendement te behouden, wat huidige perovskiet modulen maar behouden voor weken. Als deze veelbelovende bevindingen bevestigd worden, dan ligt de weg vrij om perovskiet zonnecellen effectief op grote schaal te gaan inzetten.

Perovskieten zijn een veelbelovend materiaal voor de volgende generatie fotovoltaïsche (PV) cellen; ze hebben een hoog ladingstransport, zijn eenvoudig te verwerken en hebben uitstekende opto-elektronische eigenschappen, waardoor een dun laagje materiaal voldoende is om zonlicht om te zetten naar elektrische energie. Deze unieke eigenschappen trokken wereldwijd de aandacht, waardoor onderzoekers erin slaagden de efficiëntie van perovskiet zonnecellen in sneltempo te verbeteren. Maar hun beperkte stabiliteit belemmert vandaag nog steeds de commercialisering; de cellen degraderen door interactie met vocht, licht en warmte.

De voorbije jaren onderzocht imec/EnergyVille manieren om pervoskiet zonnecellen stabieler te maken. Stabiliteitsproeven werden totnogtoe voornamelijk uitgevoerd in labo’s. Maar het nabootsen van zonnestraling in het labo is geen nauwkeurige benadering van reële omstandigheden, waar variërend licht, temperatuur en het weer, de prestaties van zonnecellen beïnvloeden.

Daarom heeft imec, partner met UHasselt in imo-imomec en EnergyVille, de voorbije twee jaar een uitgebreide studie uitgevoerd naar de buitenprestaties van eigen perovskiet PV-modules. De minimodules, met een oppervlakte van 4 cm², werden getest samen met de Universiteit van Cyprus. De meest duurzame modules behielden na een jaar buiten in Cyprus 78 procent van hun initiële efficiëntie - een uitstekend resultaat voor perovskietzonnecellen, gezien zulke efficiëntie bij huidige modules al na weken verloren gaat.  

"Dankzij dit onderzoek begrijpen we beter hoe perovskiet zonnecellen in reële omstandigheden degraderen. Aangezien onze minimodules zijn ontworpen met verdere opschaling in gedachten, zijn deze resultaten een cruciale stap richting de verdere ontwikkeling en commercialisering van deze veelbelovende technologie," aldus Tom Aernouts, R&D Manager bij imec/UHasselt/EnergyVille.

Om verdere inzichten te krijgen in het degradatiegedrag in diverse klimaatzones, worden de modules verder onderzocht in het regenachtige Brussel, in de droge woestijn van Nieuw-Mexico, en in Madrid en Freiburg.

De bevindingen zijn beschreven in het wetenschappelijke artikel 'Diurnal Changes and Machine Learning Analysis of Perovskite Modules Based on Two Years of Outdoor Monitoring', gepubliceerd in ACS Energy Letters.

Dit onderzoek werd deels gefinancierd door de Europese Unie via het TESTARE project (beurs ID: 101079488)

Downloaden

Als onafhankelijk onderzoekscentrum verbindt imec zich ertoe zijn expertise in te zetten om de feiten rond technologie en innovatie helder en objectief weer te geven, en zo de maatschappij te helpen ze te begrijpen en te plaatsen.  

Over imec  

Met meer dan 5.500 medewerkers van overal ter wereld, topwetenschappers en experten in verschillende onderzoeksdisciplines, een zeer geavanceerde R&D infrastructuur, en een uitgebreid partnernetwerk van wereldleiders uit de hightech-industrie, farma, ICT, ... Vlaamse en internationale bedrijven, start-ups, de academische wereld en kenniscentra, is imec ‘s werelds grootste onafhankelijke onderzoekscentrum in nano-elektronica en digitale technologie. Imecs onderzoek omvat geavanceerde halfgeleidertechnologie en siliciumfotonica, oplossingen voor slimme gezondheidzorg, duurzame energie, duurzame mobiliteit en slimme steden, artificiële intelligentie, 5G-communicatie en sensortechnologieën en nog veel meer.  

Imec zet zijn expertise en industrieel netwerk ook in om duurzame maatschappelijke impact in Vlaanderen te creëren. Zo ondersteunt imec zowel kleinere organisaties die over beperkte R&D-middelen beschikken als grotere bedrijven in hun innovatieproces. Imec draagt als strategisch onderzoekscentrum en actieve speler in netwerkorganisaties en sectorfederaties bij aan het innovatienetwerk in Vlaanderen door de publieke sector, overheden en bedrijven in Vlaanderen samen te brengen, de uitwisseling van open data mogelijk te maken, en kennisuitwisseling te stimuleren.  

Imec heeft zijn hoofdkantoor in Leuven, onderzoeksgroepen verspreid over de Vlaamse universiteiten, in Nederland, het VK en de VS, en vertegenwoordiging in 3 continenten. In 2023 bedroegen de bedrijfsopbrengsten van imec 941 miljoen euro. 

Meer informatie: www.imec.be  

Imec is een geregistreerde merknaam voor de activiteiten van imec International en geaffilieerde entiteiten.  

Over EnergyVille

EnergyVille is een samenwerking tussen de Belgische onderzoekspartners KU Leuven, VITO, imec en UHasselt voor onderzoek naar duurzame energie en intelligente energiesystemen. EnergyVille ontwikkelt de technologieën en kennis om publieke en private stakeholders te ondersteunen bij hun transitie naar een energie-efficiënte, gedecarboniseerde en duurzame stedelijke omgeving. De unieke complementariteit van de onderzoekspartners stelt ons in staat de hele waardeketen van het energiesysteem te integreren in ons onderzoek. Dit reikt van materialen en componenten tot het niveau van gehele energiesystemen, businessmodellen en strategieën. Onze activiteiten zijn verzameld in acht interdisciplinaire domeinen: zonne-energie, batterij-opslag, vermogenelektronica, thermische systemen, power-to-molecules, energie voor gebouwen en districten, elektrische netwerken, energiestrategieën en -markten.

Met ongeveer 750 onderzoekers en state-of-the-art onderzoeksfaciliteiten is EnergyVille op energievlak een Europese innovatiehub van topniveau. Het brengt onderzoek, ontwikkeling en training samen onder één naam, in nauwe samenwerking met lokale, regionale en internationale partners uit zowel de industrie als publieke autoriteiten.

Als R&D-innovatiehub, gevestigd in het industriegeoriënteerde ecosysteem van Thor Park (Genk), biedt EnergyVille een aantrekkelijke omgeving voor energieonderzoek, industriële productontwikkeling en bedrijfscreatie. De samenwerking wordt daarbij gesteund door de stad Genk, de provincie Limburg, LRM, Nuhma, POM Limburg en de Europese structurele fondsen.

Over imo-imomec

Imo-imomec is een gezamenlijk onderzoeksinstituut van de Universiteit Hasselt en imec, waar chemici, fysici en ingenieurs multidisciplinair materiaalonderzoek uitvoeren. We richten ons op geavanceerde materiaalsystemen voor een duurzame en gezonde samenleving. Onze kerngebieden zijn energieomzetting, energieopslag, duurzame materialen, sensoren & gezondheidsmaterialen en kwantumtechnologieën.

We zijn toegewijd aan de volgende activiteiten binnen EnergyVille:

• Materialen en innovaties in dunne-film zonnecellen
• Betrouwbaarheid en integratie van fotovoltaïsche systemen
• Materialen en celinnovaties voor lithium-ion en volgende generatie batterijen
• Materiaalinnovaties voor de productie van groene waterstof en voor CO2-conversie