Un gruppo di chimici della Kaunas University of Technology (KTU), Lituania, insieme ai fisici dell'Università di Vilnius e dell'Istituto Federale Svizzero di Tecnologia, Losanna (EPFL), hanno scoperto una delle possibili ragioni alla base della breve durata di vita delle celle solari in perovskite e hanno offerto soluzioni. Secondo gli scienziati, i materiali di trasporto dei fori utilizzati nelle celle solari in perovskite reagiscono con uno degli additivi più popolari, tert-butilpiridina, che ha un impatto negativo sulle prestazioni complessive del dispositivo.

Sebbene le celle solari in perovskite stiano attirando l'attenzione a causa della loro crescente efficienza di conversione della potenza, materiali a basso costo e processo di fabbricazione relativamente semplice, queste celle solari di nuova generazione sono ancora nelle prime fasi della commercializzazione rispetto alle tecnologie solari mature. Una delle principali preoccupazioni è la stabilità e la durata relativamente breve degli elementi di perovskite.

Il professor Vytautas Getautis della Facoltà di tecnologia chimica della KTU afferma che finora, nessuna attenzione è stata prestata alla possibile interazione tra gli elementi della cella solare. Per la prima volta, I chimici della KTU hanno scoperto la reazione chimica tra i componenti della composizione dello strato di trasporto del foro:il semiconduttore e l'additivo utilizzato per migliorare le prestazioni della cella solare.

"Abbiamo avanzato l'ipotesi che tert-butilpiridina, che è un additivo utilizzato di routine per migliorare le prestazioni, sta reagendo con semiconduttori, cioè fori che trasportano materiali nelle celle solari. A causa della reazione, l'efficienza del materiale di trasporto del foro diminuisce, man mano che si formano i nuovi prodotti piridinati, e questo ha un'influenza negativa sulle prestazioni della cellula, " spiega il professor Getautis.

Primo, i chimici della KTU hanno sintetizzato e caratterizzato i prodotti piridinati, che ipoteticamente potrebbe diminuire l'efficienza dei materiali di trasporto del foro. Quindi, i fisici dell'EPFL sotto il Prof Mohammad Khaja Nazeeruddin hanno confermato la presenza dei prodotti nelle celle solari di perovskite invecchiate mediante spettrometria di massa, e hanno dimostrato la loro influenza negativa sulle prestazioni complessive del dispositivo.

"La concentrazione di questi prodotti è molto bassa dopo diversi mesi di invecchiamento della cellula. Tuttavia, il rilevamento delle sostanze nocive dopo lo sfruttamento apre nuove strade nella produzione di celle solari a perovskite stabili a lungo termine, "dice il professor Getautis.

Gli scienziati della KTU stanno offrendo diverse soluzioni per evitare questo problema. Il loro primo suggerimento è quello di utilizzare derivati ​​piridinici meno nucleofili o stericamente impediti. Un'altra opzione sarebbe cambiare la struttura molecolare dell'HTM in modo che non reagisca con la tert-butilpiridina.

I risultati sono stati pubblicati in un articolo intitolato "La piridinazione del materiale che trasporta il foro nelle celle solari perovskite mette in discussione la stabilità a lungo termine".