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  • Un tocco di zirconio per catturare meglio il sole

    Erkan Aydin fa parte del team KAUST che lavora su pellicole conduttive trasparenti che lasciano passare una gamma più ampia dello spettro solare per migliorare l'efficienza di nuovi tipi di dispositivi solari. Attestazione:KAUST

    Pellicole conduttive trasparenti che lasciano passare una gamma più ampia dello spettro solare sono state sviluppate da KAUST e sono destinate ad aumentare l'efficienza di conversione della potenza delle celle solari multigiunzione a base di perovskite oltre il 30%. Una maggiore efficienza rende questi dispositivi più interessanti dal punto di vista commerciale.

    L'efficienza di conversione dell'energia delle celle solari in perovskite è aumentata drasticamente negli ultimi dieci anni. Celle solari tandem:quelle che combinano un'ampia banda proibita, una cella superiore in perovskite semitrasparente e una cella inferiore in silicio a basso bandgap, hanno raggiunto un'efficienza di conversione della potenza massima del 28%, superando le prestazioni delle celle solari al silicio a giunzione singola.

    Le prestazioni delle celle solari tandem a base di perovskite si basano sulla capacità della cella superiore di raccogliere la porzione blu dello spettro solare lasciando passare la luce del vicino infrarosso. Al contrario, la cella inferiore ha solo bisogno di assorbire la luce del vicino infrarosso. "La semitrasparenza della cella superiore dipende dal bandgap ottico e dallo spessore del film sottile di perovskite, nonché dalle caratteristiche degli elettrodi trasparenti, soprattutto il loro lato esposto al sole, " spiega il capo dello studio Stefaan De Wolf del KAUST Solar Center.

    Gli elettrodi trasparenti ideali presentano un'elevata conduttività e trasparenza a banda larga, che riduce le perdite di energia e migliora le prestazioni del dispositivo attraverso l'intero spettro solare. L'ossido di indio e stagno è il materiale conduttivo trasparente ideale per le celle solari, ma il suo compromesso tra conduttività e trasparenza non è l'ideale. Questo compromesso si manifesta solo attraverso una moderata mobilità degli elettroni e l'assorbimento dei parassiti, un fenomeno che compete con l'assorbimento della luce responsabile della generazione attuale. metalli, come titanio e molibdeno, sono stati usati come droganti per elettrodi a base di ossido di indio per migliorare questo compromesso, ma le loro elevate temperature di lavorazione le rendono inadatte alle celle tandem a base di perovskite.

    Credito:King Abdullah University of Science and Technology

    In alternativa De Wolf, Erkan Aydin e colleghi di KAUST e dell'Università di Twente hanno ora fabbricato elettrodi trasparenti utilizzando ossido di indio drogato con zirconio (IZRO). "Questo materiale si adatta alle nostre celle solari tandem a base di perovskite grazie alle sue proprietà distintive, in particolare il suo ampio bandgap superiore a 3,5 elettronvolt, alta conduttività e alta trasparenza nel vicino infrarosso, "dice Aidin.

    Erkan Aydin osserva l'omogeneità del plasma durante la deposizione del film su uno strumento di sputtering. Attestazione:KAUST

    A differenza delle loro controparti prive di zirconio, i film IZRO inizialmente amorfi formavano grandi cristalli quando riscaldati a 200 gradi Celsius per 25 minuti in condizioni ambientali, suggerendo che il drogaggio dello zirconio promuove la cristallinità. I film ricotti hanno presentato una maggiore trasparenza e conduttività rispetto ai loro precursori non trattati, che collega direttamente la cristallinità con le prestazioni dell'elettrodo.

    (da sinistra a destra) Erkan Aydin, Michele de Bastiani e Stefaan De Wolf hanno fabbricato elettrodi trasparenti utilizzando ossido di indio drogato con zirconio. Attestazione:KAUST

    Quando incorporato in celle tandem perovskite-silicio, gli elettrodi IZRO hanno migliorato la risposta della cella inferiore rispetto alle loro controparti convenzionali. Ciò ha aumentato l'efficienza di conversione della potenza dal 23,3 al 26,2 percento, "Un notevole miglioramento per le celle solari tandem impilate meccanicamente, "dice Aidin.


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