Un sale caotropico migliora la crescita dei cristalli e rende le celle solari in perovskite più efficienti e stabili, fino al 22,3%.
Le celle solari a perovskite rappresentano una delle tecnologie più promettenti per la produzione di energia rinnovabile. Negli ultimi anni hanno attirato l’attenzione dei ricercatori grazie alla possibilità di realizzare dispositivi leggeri, flessibili e meno costosi rispetto al silicio. Tuttavia, problemi di stabilità e difetti strutturali ne hanno finora limitato la diffusione commerciale. Un nuovo studio guidato dall’University College London e pubblicato sul Journal of the American Chemical Society mostra come un semplice sale, il tiocianato di guanidinio, possa cambiare le regole del gioco.
Celle solari più efficienti con un additivo caotropico
Il team ha studiato le celle solari a base di perovskiti stagno-piombo, materiali fondamentali per i dispositivi tandem, cioè con più strati sovrapposti in grado di assorbire diverse porzioni dello spettro solare. L’aggiunta del sale durante il processo di fabbricazione ha permesso di rallentare e controllare la crescita dei cristalli, riducendo difetti e imperfezioni. Con il 10% di additivo, l’efficienza ha raggiunto il 22,34%, superando il 19,1% delle celle di controllo prive di trattamento.
Cristalli più omogenei e vita utile più lunga
Le misurazioni condotte hanno mostrato un miglioramento significativo della qualità del film: superficie più liscia, cristalli più grandi e meno siti di ricombinazione indesiderata. La vita media dei portatori di carica è passata da 3 a oltre 11 microsecondi, mentre il rendimento quantico di fotoluminescenza è raddoppiato. Questi parametri si traducono in celle più stabili e capaci di mantenere alte prestazioni più a lungo.
Celle solari tandem e prospettive future
Le celle solari tandem rappresentano il prossimo salto tecnologico, con efficienze già superiori al 30% in laboratorio. In questo scenario, le perovskiti stagno-piombo sono ideali come strato inferiore, grazie al loro bandgap ridotto. L’uso del tiocianato di guanidinio potrebbe ulteriormente spingere questi record, aprendo la strada a moduli più potenti e affidabili. Lo studio ha inoltre rivelato che il processo di cristallizzazione continua anche nella fase di raffreddamento, sfidando l’idea che si arresti con l’evaporazione del solvente.
Oltre il silicio, le celle solari del futuro
Oggi i migliori pannelli commerciali al silicio arrivano al 22% di efficienza, mentre i record in laboratorio si fermano al 27%. Le celle solari a perovskite, invece, promettono di superare questi limiti con processi produttivi più semplici e meno energivori. La ricerca sul ruolo degli additivi caotropici, come il guanidinio, mostra quanto la chimica fine del materiale sia decisiva per ottenere dispositivi robusti e performanti. Con soluzioni di questo tipo, le celle solari potrebbero presto compiere il salto dal laboratorio ai tetti delle nostre case, accelerando la transizione verso un’energia pulita e accessibile.
