L'effetto di reticolazione fornisce resistenza ai nuovi composti sintetizzati dai chimici lituani. Credito:e unicorni
Un gruppo di chimici della Kaunas University of Technology in Lituania, gli sviluppatori di numerose innovazioni rivoluzionarie nel campo dell'energia solare, hanno proposto un'altra soluzione per aumentare la stabilità e le prestazioni degli elementi solari in perovskite. Hanno sintetizzato una nuova classe di materiali reticolabili a base di carbazolo, resistenti a vari effetti ambientali, compresi i forti solventi utilizzati nella produzione di celle solari.
Quando applicati come strati di trasporto di buche, i nuovi materiali hanno contribuito a raggiungere l'efficienza del 16,9% delle celle di perovskite ad architettura invertita al primo tentativo. Si prevede che raggiunga una maggiore efficienza dopo l'ottimizzazione.
Nuovi materiali polimerizzati termicamente per fornire resistenza
Le celle solari a perovskite ibrida organica-inorganica hanno attirato l'attenzione mondiale come alternativa competitiva alle tecnologie solari convenzionali a base di silicio. Sono più economici, più flessibili e hanno una maggiore efficienza di conversione della potenza. Scienziati di tutto il mondo stanno lavorando per risolvere le sfide relative al miglioramento della stabilità e di altre caratteristiche degli elementi solari di perovskite. Queste celle solari stratificate di nuova generazione possono avere due strutture architettoniche:strutture regolari (n-i-p) e invertite (p-i-n). In quest'ultimo, i materiali di trasporto del foro si depositano sotto lo strato assorbente di perovskite.
"Sebbene le celle p-i-n presentino numerosi vantaggi rispetto alle celle solari perovskite dell'architettura normale, presentano gravi carenze. Ad esempio, i composti che trasportano lacune dovrebbero essere in grado di resistere ai forti solventi polari utilizzati per formare lo strato di perovskite che assorbe la luce, che è posto sopra", spiega il professor Vytautas Getautis, capo ricercatore presso la Facoltà di tecnologia chimica della KTU.
Per risolvere questo problema, nelle architetture p-i-n i polimeri sono spesso usati come materiali di trasporto dei fori. Tuttavia, a causa di problemi di solubilità, uno strato polimerico non è facile da formare; inoltre, è difficile controllare la ricorrenza delle reazioni e sintetizzare la stessa struttura. Con l'obiettivo di risolvere questo problema, i ricercatori del KTU hanno realizzato uno strato di trasporto di un foro di molecole a base di carbazolo, che è stato poi polimerizzato termicamente in situ per ottenere l'effetto di reticolazione.
"Il polimero reticolato ha una struttura tridimensionale. È molto resistente a vari effetti, compresi i forti solventi utilizzati durante la formazione di uno strato di perovskite che assorbe la luce. Abbiamo utilizzato diversi gruppi di molecole e sviluppato materiali, che, sebbene usati come uno strato di trasporto di buche, può migliorare l'efficienza di una cella solare a perovskite invertita fino a quasi il 17 percento", afferma un dottorato di ricerca. studente Šarūnė Daškevičiūtė-Gegužienė, che ha sintetizzato questi composti.
L'invenzione sopra descritta è stata descritta come articolo di copertina in Comunicazioni chimiche .
Celle solari tandem da record
Il gruppo di ricerca guidato dal Prof Getautis ha sviluppato numerose invenzioni all'avanguardia, volte a migliorare l'efficienza delle celle solari. Tra questi ci sono composti sintetizzati, che si autoassemblano in uno strato sottile come una molecola che funge da materiale di trasporto di un buco. Il solare tandem silicone-perovskite prodotto utilizzando i suddetti materiali ha raggiunto un'efficienza di oltre il 29%. Secondo il prof Getautis, quest'ultima combinazione tandem diventerà presto l'alternativa disponibile in commercio alle celle solari a base di silicone, più efficiente ed economica.
"Il nostro campo di ricerca mira a migliorare le tecnologie esistenti per gli elementi solari di perovskite e in questo campo abbiamo ottenuto i migliori risultati con la tecnologia a strato singolo autoassemblante. Tuttavia, la scienza è spesso sviluppata in più direzioni, poiché dobbiamo esplorare modi per utilizzare l'energia solare nel miglior modo possibile", afferma il prof Getautis.
Sebbene le celle di perovskite siano una novità rispetto alle tecnologie solari a base di silicone, ci sono diverse aziende che hanno già commercializzato diversi prodotti basati sulla tecnologia della perovskite. Tra questi ci sono elementi interni flessibili semitrasparenti, elettronica indossabile per controllare la popolazione della fauna selvatica e varie soluzioni architettoniche. E questo è solo l'inizio.
Secondo il Prof Getautis, tra tutte le rinnovabili, l'energia solare ha il potenziale più grande ed è quella meno sfruttata. Tuttavia, grazie alla nuova ricerca, questo campo si sta sviluppando in modo esponenziale. Si stima che entro il 2050 circa la metà dell'elettricità utilizzata sulla terra sarà prodotta dall'energia solare.
"L'energia solare è completamente verde, non inquina e i parchi solari installati non richiedono molta manutenzione. Tenendo presente gli eventi attuali e la crisi energetica, sempre più persone sono interessate all'installazione di centrali solari nelle loro case o possedere una quota di un parco solare. È un futuro di energia", è convinto il prof Getautis. + Esplora ulteriormente
