Celle solari tandem in perovskite, il segreto dell’efficienza

Un team di ricercatori internazionali ha migliorato l’efficienza del fotovoltaico in perovskite attraverso l’uso di un agente riducente.

Celle solari tandem
Credits: University of Oxford Press Office, CC BY 2.0, Link

Le celle solari tandem in perovskite raggiungono il 24,2% d’efficienza

(Rinnovabili.it) – Un team di ricercatori provenienti da Cina (Nanjing University), Canada (University of Toronto) e Australia (Australian National University) è riuscito a migliorare l’efficienza delle celle solari tandem realizzate interamente in perovskite. Il come è riportato nell’articolo pubblicato sulla rivista Nature Energy, in cui il gruppo descrive tecnica utilizzata e risultati raggiunti.

Nella corsa al miglioramento dell’efficienza fotovoltaica, al fine di renderlo più competitivo con i combustibili fossili come fonte energetica, gli scienziati si sono rivolti a nuove materie prime. Uno di questi materiali è la perovskite, ossidi di sintesi costituiti principalmente da titanato di calcio, che hanno dimostrato di essere uno dei semiconduttori più promettenti in campo solare.

All’interno di questo filone di ricerca, diversi studi passati hanno mostrato come impilare celle solari di perovskite su celle in silicio potesse aumentare l’efficienza (leggi anche Fotovoltaico silicio-perovskite, ora l’efficienza sfiora il 30%). La nuova strada che si sta percorrendo oggi è quella che punta a impilare due unità entrambe in perovskite.

Per realizzare questo tipo di celle solari tandem i ricercatori aggiungono un metallo, nella maggior parte dei casi una miscela di piombo e stagno. Tuttavia, lo stagno si ossida durante la fabbricazione, portando alla degradazione e a efficienze ridotte. Il team internazionale ha trovato un modo per prevenire l’ossidazione e quindi eventuali perdite di resa. Dopo molte ricerche e test, il gruppo ha scoperto un inibitore antiossidante zwitterionico comunemente noto come agente riducente FSA. L’aggiunta alla miscela, durante la produzione di celle perovskite piombo-stagno, ha impedito l’ossidazione e non ha interferito in altri modi con il funzionamento delle unità. Senza l’ossidazione e la conseguente degradazione, i ricercatori sono stati in grado di realizzare celle solari solari tandem al 100% in perovskite e con un’alta capacità di conversione della luce in elettricità.

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Nel dettaglio, hanno prodotto prima una cella a giunzione singola da 1,05 cm² con un’efficienza del 21,7 per cento; quindi hanno creato un’unità tandem impilando sue celle e utilizzando l’agente riducente. JET Laboratories ha certificato per questo prodotto un’efficienza del 24,2 per cento. Il team ha anche messo a punto celle con superfici più ampie per confermare la possibilità di fabbricarle secondo standard industriali. Per poter portarle sul mercato, tuttavia, il lavoro è ancora lungo.

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