Pubblicazione in Scienza , i ricercatori dell'EPFL hanno superato con successo un problema limitante con la stabilizzazione della formulazione più performante dei film di perovskite agli alogenuri metallici, un attore chiave in una gamma di applicazioni, comprese le celle solari. Credito:Nripan Mathews NTU, Singapore
Le perovskiti sono una classe di materiali costituiti da materiali organici legati a un metallo. La loro affascinante struttura e proprietà hanno spinto le perovskiti in prima linea nella ricerca sui materiali, dove sono studiati per l'uso in una vasta gamma di applicazioni. Le perovskiti ad alogenuri metallici sono particolarmente popolari, e sono presi in considerazione per l'uso nelle celle solari, Luci a LED, laser, e fotorivelatori.
Per esempio, l'efficienza di conversione dell'energia delle celle solari a perovskite (PSC) è aumentata dal 3,8% al 25,5% in soli dieci anni, superando altre celle solari a film sottile, tra cui il leader di mercato, silicio policristallino.
Le perovskiti sono solitamente realizzate mescolando e stratificando vari materiali insieme su un substrato conduttore trasparente., che produce sottile, pellicole leggere. Il processo, noto come "deposizione chimica, " è sostenibile e relativamente conveniente.
Ma c'è un problema. Dal 2014, le perovskiti ad alogenuri metallici sono state ottenute miscelando cationi o alogenuri con formamidinio (FAPbI 3 ). Il motivo è che questa ricetta si traduce in un'elevata efficienza di conversione dell'energia nelle celle solari in perovskite. Ma allo stesso tempo, la fase più stabile di FAPbI3 è fotoinattiva, il che significa che non reagisce alla luce, l'opposto di ciò che dovrebbe fare un raccoglitore di energia solare. Inoltre, le celle solari realizzate con FAPbI3 mostrano problemi di stabilità a lungo termine.
Ora, ricercatori guidati da Michael Grätzel e Anders Hafgeldt all'EPFL, hanno sviluppato un metodo di deposizione che supera i problemi del formamidinio mantenendo l'elevata conversione delle celle solari a perovskite. Il lavoro è stato pubblicato su Scienza .
Nel nuovo metodo, i materiali vengono prima trattati con un vapore di tiocianato di metilammonio (MASCN) o tiocianato di formamidinio FASCN. Questa modifica innovativa trasforma il FAPbI photo fotoinattivo 3 pellicole di perovskite a quelle fotosensibili desiderate.
Gli scienziati hanno utilizzato il nuovo FAPbI 3 pellicole per realizzare celle solari in perovskite. Le celle hanno mostrato un'efficienza di conversione di potenza superiore al 23% e una stabilità operativa e termica a lungo termine. Presentavano inoltre una bassa perdita di tensione a circuito aperto (330 mV) e una bassa tensione di accensione (0,75 V) dell'elettroluminescenza.
