Celle in perovskite facili da produrre, il nuovo record mondiale è anche italiano

Un progetto congiunto tra l’Università di Pavia e l’Università Tecnica di Dresda ha sviluppato un nuovo metodo per aumentare l’efficienza delle celle solari in perovskite ad alogenuri di piombo con struttura invertita.

Desalinizzazione offgrid
Foto di Bruno /Germany da Pixabay

(Rinnovabili.it) – Nuovo record nel settore solare e il merito stavolta va all’Italia. Un team di ricercatori dell’Università di Pavia ha collaborato, infatti, con alcuni colleghi dell’Università Tecnica di Dresda per creare delle celle in perovskite ad alta efficienza con un approccio che ne garantisse maggiore stabilità e scalabilità. 

Negli ultimi 10 anni le perovskiti ad alogenuri metallici sono divenute oggetto di intense ricerche sia nel mondo fotovoltaico che in quello dei LED, grazie ad una serie di caratteristiche clou, prima fra tutti l’economicità del materiale. I dispositivi più efficienti sono quelli fabbricati nella cosiddetta “architettura standard”, in cui lo strato attivo in perovskite è depositato sopra uno strato di trasporto degli elettroni in biossido di titanio o di stagno ed è quindi rivestito con un materiale per il trasporto delle buche.

Questo design richiede comunemente fasi di lavorazione eseguite ad alta temperatura, aumentando così il tempo di ritorno energetico e limitando la possibilità di integrarli direttamente in applicazioni “delicate” come l’elettronica flessibile e indossabile. Una via alternativa è quella chiamata “architettura invertita”, in cui l’ordine degli strati di estrazione della carica è letteralmente invertito. Quest’ultima elimina la necessità di un’elaborazione ad alta temperatura, ma generalmente porta a una minore efficienza fotovoltaica. È qui che si inserisce il lavoro di ricerca italo-tedesco. Il gruppo ha sviluppato un nuovo metodo per sviluppare celle con architettura invertita ed alta efficienza.

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Il processo si basa su una modifica delle interfacce dello strato attivo di perovskite attraverso l’aggiunta di piccole quantità di sali di alogenuro organico sia nella parte inferiore che in quella superiore. L’integrazione porta alla riduzione dei difetti strutturali, anche su scala micrometrica e ne aumenta l’efficienza. Per la precisone il gruppo ha raggiunto un 23,7% di conversione delle luce in elettricità. Si tratta del valore più alto mai segnalatore una cella in perovskite con architettura invertita.

“È importante sottolineare che il miglioramento delle prestazioni è accompagnato da un aumento della stabilità del dispositivo”, afferma la prof.ssa Giulia Grancini, professore associato di chimica presso l’Università di Pavia. Considerando che la stabilità rimane uno degli ostacoli chiave per la commercializzazione delle celle solari in perovskite, il miglioramento simultaneo di efficienza e stabilità è particolarmente promettente.

“Il fatto che i nostri dispositivi siano fabbricati a temperature inferiori a 100° C e che il nostro approccio sia pienamente applicabile alla fabbricazione di dispositivi di grandi dimensioni ci avvicina ulteriormente all’utilizzo su larga scala delle celle solari in perovskite”, aggiunge il prof. Yana Vaynzof del Centro per l’avanzamento dell’elettronica di Dresda. La ricerca è stata pubblicata su Science Advances (2021).

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