Het fysisch begrijpen van defecten in perovskieten voor een wetenschappelijk gebaseerde aanpak om de stabiliteit van perovskiete zonnecellen te verbeteren

Perovskiete zonnecellen zijn geïntroduceerd in 2009 en behaalden toen slechts een power conversion efficiency (PCE) van 3.8%. In de opvolgende jaren werden doorgaans efficiëntie records verbroken en ze behalen nu zelfs 23% efficiëntie. Qua efficiëntie kunnen ze al vergeleken worden met kristal silicium zonnecellen, die meer dan 90% van de markt representeren. De overvloed van de materialen en hun lage kost gecombineerd met de simpele, lage-temperatuur processen maken perovskiete zonnecellen een interresante technologie voor goedkope energie. Ze kunnen ook applicaties voorzien die niet voorzien kunnen worden door silicium zonnecellen, zoals semi-transparante zonnecellen die geïntegreerd kunnen worden in gebouwen (building integrated photovoltaics) in de vorm van gekleurde (oranje) ramen die zonne-energie omzetten in bruikbare energie. Echter is de stabiliteit van perovskiete zonnecellen aanzienlijk inferieur aan de stabiliteit van silicium zonnecellen, die ongeveer 80% van de initiële PCE kunnen behouden na 20 jaar in gebruik te zijn geweest. De efficiëntie van perovskiete zonnecellen daalt snel na blootstelling aan lucht, vocht, warmte en (UV) licht, die degradatiemechanismes induceren. Ondanks de vele verbeteringen in de stabiliteit over de jaren, bv. door het gebruik van gemixte kationen en halides in de samenstelling van perovskiet en door het gebruik van verschillende materialen als selectieve contacten, zijn er verdere verbeteringen nodig voor een succesvolle commercializatie van perovskiete zonnecellen. Sommige geloven dat passivatie van perovskite de sleutel is tot de verbetering van de stabiliteit. Passivatie betekent dat het aantal defecten in deze laag verminderd wordt (of chemisch inactief worden gemaakt). Het is al aangetoond dat het gebruik van 'additives' kan resulteren in een verbeterde prestatie en stabiliteit van perovskiete zonnecellen. Echter wordt meestal een eerder empirische aanpak toegepast. Het doel van dit werk is het fysisch begrijpen van de defecten in de perovskiet laag zodat een wetenschappelijke aanpak toegepast kan worden voor de passivatie van die defecten die het meeste invloed hebben op de stabiliteit van perovskiete zonnecellen.