Una colla molecolare allunga la vita del pannello fotovoltaico in perovskite

La ricerca solare ha trovato un modo per rafforzare un elemento chiave delle celle in perovskite, aumentando drasticamente la loro vita funzionale

pannello fotovoltaico in perovskite
Credits: Padture Lab/Brown University

Nuovi miglioramenti tecnologici per il pannello fotovoltaico in perovskite

(Rinnovabili.it) – A Breslavia, in Polonia, è stata inaugurata da poco la prima produzione al mondo di celle solari in perovskite. Una pietra miliare che non ha, però, rallentato ricerche e studi nel settore. Al contrario, l’obiettivo di creare un pannello fotovoltaico in perovskite efficiente, economico e integrabile in qualsiasi substrato, continua ad essere il pallino fisso di un ampio numero di scienziati. L’ultimo progresso in tal senso arriva da un team della Brown University, che ha compiuto un passo importante verso il miglioramento dell’affidabilità a lungo termine.

“Ci sono stati grandi passi avanti nell’aumentare l’efficienza di conversione dell’energia delle celle solari in perovskite”, ha affermato Nitin Padture, professore di ingegneria alla Brown University e autore senior della nuova ricerca. “Ma l’ultimo ostacolo da superare prima che la tecnologia possa essere ampiamente disponibile è l’affidabilità: realizzare dispositivi che mantengano le loro prestazioni nel tempo. Abbiamo lavorato su questo obiettivo e siamo felici di segnalare alcuni importanti progressi”.

Parte del problema ha a che fare con la stratificazione necessaria per creare un’unità funzionante. Ogni cella contiene cinque o più strati distinti, ciascuno dei quali svolge una funzione differente nel processo di produzione elettrica. Poiché questi strati sono realizzati con materiali diversi, rispondono in modo diverso alle forze esterne. Inoltre, i cambiamenti di temperatura che si verificano durante il processo di produzione e il funzionamento possono causare l’espansione o la contrazione di alcuni strati più di altri. Ciò crea sollecitazioni meccaniche alle interfacce dei livelli, rischiando di causare il disaccoppiamento degli strati. E se le interfacce sono compromesse, le prestazioni della cella precipitano.

Una colla molecolare per la perovskite

Per risolvere il problema il team ha realizzato una sorta di colla molecolare per l’interfaccia più debole, quella tra film di perovskite e lo strato di trasporto degli elettroni. La sperimentazione si è focalizzata sui cosiddetti monostrati autoassemblati o SAM con un atomo di silicio da un lato e un atomo di iodio dall’altro. “Quando abbiamo introdotto i SAM nell’interfaccia, abbiamo scoperto un aumento della resistenza alla frattura di circa il 50%; il che significa che eventuali crepe formatesi a questo livello tenderanno a non propagarsi molto lontano”, ha affermato Padture. “Quindi, in effetti, i SAM diventano una sorta di colla molecolare che tiene insieme i due strati”.

Parlare di un pannello fotovoltaico in perovskite di lunga durata è ancora prematuro, ma i test hanno dato ottimi risultati sulle celle. I SAM hanno aumentato notevolmente la vita funzionale delle unità che hanno così mostrato di mantenere l’80% della loro efficienza anche dopo 1300 ore. Sulla base di questi esperimenti, i ricercatori proiettano una durata massima di circa 4.000 ore. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Science.

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