Un team internazionale di scienziati ha scoperto che i piccoli difetti che limitano l'efficacia delle perovskiti, una materia prima più economica per la produzione di celle solari, sono anche responsabili dei cambiamenti strutturali che causano la rapida rottura del materiale. Utilizzando vari metodi di invecchiamento artificiale della perovskite con la luce solare, i ricercatori hanno analizzato attentamente i cambiamenti nel materiale e hanno scoperto come accelerare significativamente la comparsa di celle fotovoltaiche di perovskite durature ed economiche.
Rispetto al silicio cristallino, le perovskiti sono più convenienti e più facili da lavorare. Possono essere utilizzati per produrre inchiostro per la stampa di film sottili e flessibili. La resa energetica delle celle solari in perovskite è spesso alla pari e, nel caso di un'architettura multistrato, anche superiore a quella delle tradizionali celle solari al silicio. Tuttavia, a causa della durata limitata, è troppo presto per parlare dell'uso massiccio di questo materiale.
Il pannello solare medio al silicio dura 20-25 anni senza una significativa perdita di prestazioni, scrive Phys.org. Poiché i dispositivi in perovskite sono molto più economici da produrre, non devono raggiungere gli stessi livelli per essere competitivi. Ma per rivelare il loro potenziale, gli elementi devono funzionare per almeno dieci anni.
Esperti dell'Università di Cambridge (Gran Bretagna) e dell'Okinawa Institute of Science and Technology (Giappone) hanno svelato il segreto del "tallone d'Achille" delle perovskiti.
"Illuminando una pellicola di perovskite per un certo periodo di tempo, abbiamo simulato il processo di invecchiamento delle celle fotovoltaiche e abbiamo visto che le dinamiche più interessanti si verificano negli ammassi di trappole nanoscopiche", ha affermato il coautore dello studio Stuart McPherson. “Ora sappiamo che i cambiamenti che abbiamo visto sono legati alla fotodegradazione del film. Di conseguenza, le trappole portanti che limitano l'efficienza possono essere direttamente correlate all'altrettanto importante questione della vita delle celle solari".
Ciò significa che se gli scienziati riescono a capire il problema della formazione di queste trappole sulla superficie del film, miglioreranno le prestazioni e la stabilità dell'intero dispositivo lungo il percorso. Il team di ricerca ha già dimostrato che ciò è possibile: modificando la composizione chimica e il modo in cui si forma il film di perovskite, sono stati in grado di controllare il processo e, di conseguenza, di allungare la vita dell'elemento.
All'inizio dell'anno, gli scienziati di Singapore hanno raggiunto un record per una cella solare tandem realizzata con perovskite e materiali organici. L'efficienza era del 23,6% e si avvicinava a quella delle moderne celle solari al silicio.
2022-05-27 20:08:43
Autore: Vitalii Babkin