Le celle solari in perovskite stanno attirando l'attenzione come materiale per batterie solari di nuova generazione grazie al loro basso costo di lavorazione e all'eccellente qualità fotovoltaica. Però, è difficile commercializzarli perché il loro materiale chiave, la perovskite, è vulnerabile alla luce e all'umidità.

Recentemente, un team di ricerca POSTECH ha sviluppato un additivo molecolare spaziatore organico che può migliorare sia l'efficienza fotoelettrica che la stabilità della perovskite.

Un team di ricerca POSTECH guidato dal Professor Kilwon Cho e dal Ph.D. Il candidato Sungwon Song del Dipartimento di Ingegneria Chimica è riuscito a fabbricare celle solari perovskite altamente efficienti e stabili riducendo drasticamente la concentrazione di difetti interni nei cristalli e aumentando la resistenza all'umidità della perovskite introducendo un nuovo additivo organico distanziatore molecolare nel cristallo di perovskite. Lo studio è stato pubblicato come articolo di copertina nell'ultimo numero di Materiali energetici avanzati , una delle riviste più autorevoli nel campo dell'energia.

Aggiungendo ioni distanziatori organici per risolvere il problema, il team di ricerca ha sviluppato uno strato fotovoltaico di perovskite ibrido in cui coesistono perovskite bidimensionale e tridimensionale. I distanziatori organici creano strutture di perovskite bidimensionali sulla superficie dei cristalli di perovskite 3-D. Queste strutture agiscono come strato stabilizzante che aumenta la resistenza all'umidità grazie alla sua proprietà di respingere l'acqua.

Inoltre, è stato scoperto per la prima volta che questo distanziatore organico di nuova introduzione riduce al minimo lo stress meccanico delle interfacce di cristallo di perovskite a due e tre dimensioni, promuovendo così la produzione nucleare e la crescita del cristallo di perovskite 3-D. Di conseguenza, i difetti interni dello strato fotoreattivo, i cristalli di perovskite 3-D, sono stati drasticamente ridotti.

Le celle solari sviluppate dal team di ricerca hanno raggiunto un'efficienza del 21,3% e hanno assicurato la stabilità dell'umidità per mantenere più dell'80% della loro efficienza iniziale anche dopo 500 ore in condizioni di umidità relativa del 60%.

"Questo studio ha presentato una nuova prospettiva sulla progettazione molecolare di spaziatori organici per la realizzazione di celle solari in perovskite stabili e ad alte prestazioni, " ha osservato il professor Kilwon Cho che ha guidato lo studio. Ha aggiunto, "Si prevede che sarà una tecnologia di origine che può contribuire alla commercializzazione della tecnologia delle celle solari perovskite".