Perovskiet: het kristal dat zonnepanelen goedkoper en efficiënter moet maken

Bijgewerkt: 5 augustus 2026 · 5 min leestijd

Perovskiet is de naam van een kristalstructuur die de laatste vijftien jaar een van de meest besproken ontwikkelingen in de zonne-energiewereld heeft aangejaagd. Het woord verwijst oorspronkelijk naar een mineraal, calciumtitanaat, dat in 1839 werd ontdekt door de Duitse mineraloog Gustav Rose en vernoemd naar de Russische staatsman en verzamelaar Lev Perovski. Vandaag gebruikt de wetenschap de term vooral voor kunstmatig gemaakte materialen met diezelfde kristalstructuur, die bijzonder goed zonlicht kunnen omzetten in elektriciteit.

Een simpele vergelijking helpt: een traditioneel siliciumzonnepaneel is te vergelijken met het bakken van brood in een hete oven op hoge temperatuur, een proces dat veel energie en tijd kost. Een perovskietlaag maken lijkt meer op het verven van een muur: je brengt een dunne vloeistof aan die bij lage temperatuur uithardt tot een laagje van slechts enkele honderden nanometer dik (duizend keer dunner dan een millimeter). Die eenvoud is precies waarom perovskiet zoveel aandacht krijgt van onderzoekers en zonne-industrie, al is de technologie nog niet zo bewezen en duurzaam als het gevestigde silicium.

Wat is het precies?

Perovskieten hebben een karakteristieke kristalopbouw die scheikundigen aanduiden met de formule ABX3. Daarbij zijn A en B metaalachtige of organische bouwstenen en is X meestal een halogeen zoals jodium. Voor zonnecellen gebruikt men doorgaans een combinatie van lood, jodium en een klein organisch molecuul (bijvoorbeeld methylammonium). Deze zogeheten hybride organisch-anorganische halideperovskieten blijken uitzonderlijk goed in staat om lichtdeeltjes (fotonen) te absorberen en om te zetten in vrije elektrische lading.

Het maakproces verloopt stap voor stap ongeveer zo: op een drager (glas of een flexibele folie) brengt men eerst een elektronentransportlaag aan, daarna de perovskietlaag zelf, gevolgd door een laag die juist de tegengestelde lading (gaten, de afwezigheid van een elektron) doorlaat, en ten slotte een elektrode. Elke laag is enkele tientallen tot honderden nanometer dik. Omdat de perovskietlaag vanuit een vloeistof (een soort inkt) kan worden aangebracht en al bij zo'n honderd graden Celsius uithardt, is de productie in potentie veel goedkoper en energiezuiniger dan bij silicium, waarvoor smelttemperaturen van boven de 1400 graden nodig zijn.

Valt er licht op de cel, dan absorbeert de perovskietlaag fotonen en ontstaan elektron-gatparen. De aangrenzende transportlagen zorgen ervoor dat elektronen en gaten uit elkaar worden getrokken en naar aparte elektroden stromen, waardoor er stroom gaat lopen. Dit basisprincipe is hetzelfde als bij silicium, maar de kristalstructuur van perovskiet maakt het materiaal opvallend tolerant voor kleine onvolkomenheden, wat verklaart waarom het rendement zo snel kon stijgen.

Wat wil men ermee bereiken?

De belangrijkste drijfveer is kostenverlaging. Siliciumzonnepanelen zijn de afgelopen decennia al sterk goedkoper geworden, maar de productie blijft energie-intensief en gebonden aan dure, stroeve fabrieksprocessen. Perovskiet belooft een weg naar goedkopere, snellere productie, eventueel zelfs via technieken die lijken op krantendruk (roll-to-roll printen op flexibele folie).

Daarnaast wil men de natuurkundige grens van silicium doorbreken. Een enkele siliciumcel kan in theorie niet veel meer dan ongeveer 29 procent van het zonlicht omzetten in elektriciteit (de zogeheten Shockley-Queisser-limiet). Door een dunne perovskietlaag bovenop een siliciumcel te leggen (een tandemcel), vangt de bovenste laag een ander deel van het lichtspectrum dan de onderste laag, waardoor het gecombineerde rendement hoger kan uitkomen dan wat elke laag apart zou halen.

Tot slot zien onderzoekers kansen voor toepassingen waar stijf, zwaar silicium minder geschikt voor is: lichtgewicht, buigzame zonnefolies voor gebouwgevels, voertuigen, drones of consumentenelektronica, en zelfs semi-transparante zonnecellen die als raam kunnen dienen.

Voorbeelden uit de praktijk

Het Japanse onderzoek van Tsutomu Miyasaka en collega's introduceerde in 2009 de eerste perovskiet-zonnecel, met een rendement van destijds slechts 3,8 procent. Dat lijkt weinig, maar het was het startpunt van een ongekend snelle ontwikkeling.

Het Britse bedrijf Oxford PV, een spin-off van de Universiteit van Oxford, nam een voormalige Bosch-zonnefabriek in Brandenburg an der Havel (Duitsland) over en bouwde die om voor de productie van perovskiet-siliciumtandempanelen. Rond 2023-2024 begon het bedrijf met de eerste commerciële leveringen van deze tandempanelen, met een gecertificeerd modulerendement boven de 25 procent, hoger dan gangbare siliciumpanelen.

Het Poolse Saule Technologies experimenteerde met inkjetgeprinte, flexibele perovskietfolies en installeerde rond 2021 een proefgevel op een kantoorgebouw van bouwbedrijf Skanska in Wrocław, als demonstratie van perovskiet op gebouwoppervlakken.

In China investeerden bedrijven als GCL Perovskite (onderdeel van de GCL-groep) en Microquanta Semiconductor in pilotlijnen met ambities richting gigawattschaal productie, met proeffabrieken die vanaf ongeveer 2022-2023 operationeel werden.

Op onderzoeksniveau boekten de Zwitserse EPFL en het Duitse Helmholtz-Zentrum Berlin de afgelopen jaren opeenvolgende laboratoriumrecords voor tandemcellen, met gecertificeerde rendementen van ruim boven de 33 procent rond 2023-2024 — een niveau dat met silicium alleen niet haalbaar is.

Hoe ver is de techniek?

Perovskiet geldt als een van de snelst verbeterende zonnetechnologieën ooit gemeten: van 3,8 procent rendement in 2009 naar meer dan 26 procent voor een losse perovskietcel en meer dan 33 procent voor tandemcellen met silicium, binnen iets meer dan tien jaar. Dat tempo lag ver boven wat silicium in zijn eerste decennia liet zien.

Toch is de weg van laboratorium naar dak nog niet afgelegd. Het grootste obstakel is stabiliteit: de kristalstructuur van perovskiet is gevoelig voor vocht, zuurstof, uv-licht en warmte, waardoor het materiaal na verloop van tijd kan ontleden. Siliciumpanelen krijgen doorgaans 25 tot 30 jaar garantie; voor perovskiet ligt de bewezen levensduur nog aanzienlijk lager, al verbetert de afdichtingstechniek (encapsulatie) gestaag.

Een tweede punt van zorg is het loodgehalte. De best presterende perovskieten bevatten kleine hoeveelheden lood, een bekend giftig zwaar metaal. De hoeveelheid per paneel is beperkt en er wordt gewerkt aan loodvrije alternatieven op basis van tin, maar die zijn tot nu toe minder efficiënt en minder stabiel. Hoe groot het praktische risico is bij correct gebruik en recycling, blijft onderwerp van onderzoek en discussie.

Ten derde blijkt het rendement vaak terug te lopen zodra cellen worden opgeschaald van een paar vierkante centimeter in het lab naar volwaardige panelen van een vierkante meter of meer; egale, defectvrije lagen aanbrengen over een groot oppervlak is technisch lastiger dan op kleine schaal. De industrie werkt hard aan het dichten van dat gat, maar het is nog niet volledig gesloten.

Wie werken eraan?

Op bedrijfsniveau lopen Oxford PV (Verenigd Koninkrijk/Duitsland) en het Chinese GCL Perovskite voorop met commerciële of bijna-commerciële productielijnen voor tandempanelen. Microquanta Semiconductor en Wonder Solar (beide China) richten zich eveneens op opschaling van perovskietmodules. Saule Technologies (Polen) en Swift Solar (Verenigde Staten) richten zich specifiek op flexibele, lichtgewicht toepassingen. Ook gevestigde zonne-industriespelers zoals LONGi (China) en Qcells (Zuid-Korea/Verenigde Staten) doen onderzoek naar perovskiet-siliciumtandems voor hun eigen productlijnen.

Op onderzoeksgebied geldt de groep van Michael Grätzel aan de Zwitserse EPFL als een van de pioniers, samen met onderzoekers aan de Universiteit van Oxford, het Helmholtz-Zentrum Berlin (Duitsland), het Amerikaanse National Renewable Energy Laboratory (NREL) en het Saoedische KAUST. Ook Chinese onderzoeksinstituten, verbonden aan onder meer de Chinese Academy of Sciences, spelen een steeds grotere rol.

In Nederland doen TNO, de TU Delft en het samenwerkingsverband Solliance (gevestigd in Eindhoven) onderzoek naar onder meer roll-to-roll productie van perovskietfolies en semi-transparante zonneramen, als onderdeel van de bredere Europese inspanning op dit gebied.