Robin Schot: ‘Nederlandse investeringen in perovskietonderzoek cruciaal voor pv-industrie’

Hoe ontstond jouw interesse in zonne-energie?
‘Ik vond verduurzaming al heel belangrijk toen ik nog jong was, maakte me zorgen over klimaatverandering. Toen ik natuurkunde ging studeren aan de UvA wist ik vanaf dag 1 dat ik daar iets mee wilde doen, mocht dat mogelijk zijn. Ik koos voor de master Science for Energy and Sustainability, waarbij ik me ook kon verdiepen in innovatie in batterij- en zonne-energietechnologie, bijvoorbeeld tijdens mijn stage bij Albert Polman die de Photonic Materials groep bij AMOLF leidt.’

Jij bent een van de 41 PhD’s die binnen het SolarNL-programma werken aan toekomstige grootschalige productie van pv in Nederland.
‘Toen ik een presentatie gaf bij mijn afstuderen, kreeg Albert een telefoontje. Er was groen licht vanuit het Nationaal Groeifonds voor SolarNL. Hij kwam na mijn praatje naar me toe en zei: ‘Gefeliciteerd, je hebt een baan als PhD bij SolarNL’.  Ik was de eerste van die 40, en ben al anderhalf jaar bezig met mijn onderzoek. Daarbij richt ik me op een veelbelovende zonneceltechnologie voor de toekomst: perovskiet.’

Wat doe je exact?
‘Bij perovskietzonnecellen denk je al snel aan een mooie vlakke film. Bij het kristalliseren van perovskiet ontstaan echter korrelige grensvlakken. Ik hou me bezig met het meten van de effecten van die grain boundaries; meet wat dat doet met het licht dat erdoorheen valt, hoe dat zich gedraagt en wat dat betekent voor het rendement van de zonnecellen. Het uiteindelijke doel is natuurlijk die zonnecellen optimaliseren, ze efficiënter maken. Daarnaast lopen er nog een aantal parallelle trajecten.’

Zoals?
‘Je kunt perovskiet uitkristalliseren met een oven, feitelijk op een hete plaat. Dat is echter lastig bij productie op grote schaal, onder meer omdat het tijd kost. Daarnaast is dat een stap die veel energie kost. In een roll-to-roll productieproces kunnen perovskietzonnecellen in massa en op hoge snelheid worden geprint. Daar wordt bijvoorbeeld door TNO aan gewerkt in het SolarNL-programma. Ik doe in dat kader ook onderzoek naar het toepassen van licht bij het uitkristalliseren van die zonnecellen, kijk bijvoorbeeld wat verschillende kleuren lasers doen met de korrelvorming op de grensvlakken en hoe die over grote oppervlakken worden verdeeld.’

Wie het over perovskietzonnecellen heeft, heeft het ook al snel over toepassing in tandems…
‘Ook daar hou ik me mee bezig. Je kunt die tandems, bijvoorbeeld van silicium en perovskiet, op verschillende wijzen structureren. Ik kijk met behulp van computersimulaties naar het gedrag van licht en elektronen in stacks van zonnecellen, en meet ook het effect van Mie-resonanties in pyramidestructuren die van invloed zijn op de opbrengst van deze zonnecellen.’

Wanneer komen zonnepanelen op basis van perovskiet op de markt?
‘Dat is lastig te zeggen. Stabiliteit vormt nog steeds een van de grote uitdagingen vanwege de grote gevoeligheid van perovskiet voor zuurstof en water. Ik heb daar ook in mijn onderzoek mee te maken, moet er heel omzichtig mee omgaan om te zorgen dat het materiaal goed blijft. Maar de kansen zijn groot. De productie van silicium voor zonnecellen is heel lastig; je moet de mijnen in, het uit de grond halen, vele malen purificeren wat heel veel energiekost.... Perovskiet is eenvoudig te fabriceren in het lab, waardoor het een stuk minder milieubelastend is en wij niet afhankelijk zijn van mijnbouw in andere landen. Bovendien is het een stuk goedkoper om te fabriceren.’

Je hebt het over de kansen voor Nederlandse bedrijven?
‘Het is lastig opboksen tegen de lage prijzen van de standaardsiliciumzonnepanelen van nu. Perovskiet biedt ons een belangrijke mogelijkheid voor de wederopbouw van onze pv-industrie. Ook in Nederland wordt daarom hard gewerkt aan het ontwikkelen van perovskietzonnecellen en -modules, en de bijbehorende productietechnologie - bijvoorbeeld door mij en vele PhD-onderzoekers bij andere kennisinstituten, TNO, Solarge en HyET Solar. Dat doen we binnen het SolarNL-programma. Het is heel verstandig dat Nederland daarin investeert, ook vanuit economisch perspectief. Ik ben daar heel erg blij mee.’

Hoe ziet jouw toekomst eruit na het afronden van je PhD?
‘Dat is een lastige vraag. Ik twijfel. Het lijkt me leuk om onderzoek te blijven doen naar zonne-energie. Ik vind lesgeven echter ook heel leuk. Wellicht wordt het een combinatie van beide. Het bedrijfsleven trekt me niet, maar daar heb ik geen ervaring mee. Dat kan dus nog veranderen. En ook batterijen interesseren me. Ze zijn onmisbaar in onze energietransitie. Het is een technologie die nog volop in ontwikkeling is en tevens een mooi onderzoeksveld in de combinatie van natuurkunde, scheikunde en verduurzaming. Die kant zou ik dus ook nog op kunnen.’