Celle solari stampate, nuovo record nell’efficienza

Un team dell’Università di Swansea ha utilizzato un metodo di fabbricazione roll-to-roll per il fotovoltaico flessibile. Il sistema è in grado spalmare 4 strati di perovskite su una pellicola polimerica mantenendo alte le prestazioni e bassi i costi

Celle solari stampate
Credits: SPECIFIC/Swansea University

Passi avanti per l’upscaling delle celle solari stampate di nuova generazione

(Rinnovabili.it) – Nuovo record prestazionale per le celle solari stampate a base di perovskite. Un gruppo di scienziati dell’Università di Swansea, in Galles, è riuscito a fabbricarle con un apparecchio roll-to-rool garantendo un’efficenza di conversione del 12.2 per cento. Si tratta del valore più alto mai raggiunto per questa specifica tipologia di fotovoltaico.

Il segreto del successo sta nell’aver saputo abbinare la giusta tecnologia di stampa ad un inchiostro di perovskiti, mantenendo una perdita minima di materiale e una semplicità d’esecuzione.

La scelta del materiale attivo per realizzare le celle solari stampate non poteva che essere la perovskite, classe di ossidi di sintesi ritenuti i più validi i sostituti del silicio. Oggi, infatti, tra i due semiconduttori non vi è più una differenza di efficienza. E nonostante le perovskiti debbano ancora superare la fase di upscaling, possono già contare su costi più bassi e minori esigenze a livello produttivo. Ad esempio, a dispetto dl fotovoltaico in silicio, questi composti non hanno bisogno di alte temperature o camere a vuoto per la loro elaborazione

La possibilità di processarli in soluzioni a bassa temperatura, offre l’opportunità di applicare varie tecniche di stampa e rivestimento, dalla serigrafia al getto d’inchiostro. In questo specifico caso i ricercatori dell’Università di Swansea hanno impiegato una tecnologia chiamata rivestimento a spalmatura (slot-die coating). Questa soluzione permette di deporre materiali anche molto viscosi, su un substrato che scorre sotto gli ugelli, producendo film omogenei e uniformi.

Il rivestimento a spalmatura offre diversi vantaggi rispetto alle alternative: è una tecnica predeterminata, il che significa che lo spessore del film può essere controllato prima di rivestire il substrato, ed essere estremamente sottile (poche decine di nanometri) o raggiungere le decine di micron. Offre anche un’alta efficienza nell’uso del materiale, con una perdita minima del semiconduttore rispetto al rivestimento spray o alla serigrafia.

Sono stati, inoltre, sviluppati sistemi di miscelazione multi solvente per lo strato di raccolta di elettroni che sono industrialmente più compatibili a quelli comunemente usati e che si traducono in rivestimenti migliori. La cella solare prototipo è stata realizzata rivestendo il substrato in plastica flessibile di 4 strati di perovskite. Il team ha quindi aggiunto il contatto superiore mediante evaporazione termica. Tuttavia gli scienziati stanno lavorando per rendere possibile lo slot-die coating anche per il contatto superiore, in maniera da poter produrre una intera cella solare solo con la stampa roll-to-roll.

“Le celle solari perovskite mirano ad aumentare l’efficienza e ridurre i costi della tradizionale generazione fotovoltaica”, spiega Rahul Patidar, ricercatore capo del progetto. “Hanno il potenziale per essere altamente efficienti e relativamente economica da produrre, quindi l’obiettivo è migliorare i metodi di fabbricazione per l’upscaling. Questo studio indica il prossimo passo verso la commercializzazione”.

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