Moduli fotovoltaici in perovskite con il 21,4% d’efficienza

Ennesimo record nel mondo dell’energia solare grazie al nuovo processo di “passivazione dei difetti su misura”

moduli fotovoltaici in perovskite
Crédit: Alain Herzog (EPFL)

Gli ultimi progressi in materia di moduli fotovoltaici in perovskite

(Rinnovabili.it) – Le prime produzioni industriali di celle e moduli fotovoltaici in perovskite stanno diventando realtà. Ma la tecnologia è ben lontana dalla sua maturità; e alla ricerca di settore spetta ancora il compito di elevarne le prestazioni. Gli ultimi buoni risultati nel campo arrivano da un lavoro internazionale guidato dagli ingegneri chimici dell’EPFL di Losanna. 

Quando si parla di perovskiti ci si riferisce ad un vasto gruppo di materiali con formula chimica generale ABX3, caratterizzati da una struttura cristallina cubica. Gli scienziati si sono concentrati su quelle a base di ioduro di piombo, che mostrano eccellenti capacità di raccolta della luce. 

Ai fine dell’impiego fotovoltaico, la loro efficienza dipende molto dal processo produttivo. Un passaggio chiave per un prodotto di alta qualità, consiste nel rimuovere i difetti dalla superficie che cattura i raggi solari. Normalmente ciò avviane tramite “passivazione“, processo che rende più resistenti e stabili i film di perovskite ricoprendo la loro superficie con sali di alogenuro organico. Tuttavia questa strategia soffre dell’inevitabile formazione di strati di perovskite bidimensionale sopra quello primario, in grado di rallentare l’estrazione e il trasporto delle cariche. E di conseguenza di abbassare le prestazioni fotovoltaiche e lo scale-up del dispositivo.

Il giusto compromesso

Per trovare un compromesso tra stabilità ed efficienza, gli scienziati guidati da Mohammad Nazeeruddin dell’EPFL, hanno messo a punto un nuovo processo. Hanno trattato i moduli fotovoltaici in perovskite con diversi isomeri di uno ioduro usato per produrre le stesse perovskiti. In chimica, gli isomeri sono composti che hanno la stessa formula molecolare ma i cui atomi sono disposti in modo diverso nello spazio tridimensionale.

Questi composti sono stati progettati ad hoc per quella che gli scienziati chiamano “passivazione dei difetti su misura” che permette di contenere gli effetti negativi del processo, riducendo al minimo le reazioni indesiderate.

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 Le celle solari in perovskite prodotte con questo metodo hanno mostrato un’efficienza del 23,9 per cento con stabilità operativa oltre le 1000 ore. Il lavoro ha anche raggiunto un’efficienza record del 21,4 per cento per i moduli fotovoltaici di perovskite con un’area attiva di 26 centimetri quadrati. I risultati della ricerca sono stati pubblicati su Nature Communications (testo in inglese).

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