Weihua Ning (a sinistra) e Feng Gao (a destra) stanno discutendo dei loro dispositivi senza piombo. Credito:Thor Balkhed
I ricercatori hanno compiuto un passo avanti verso la produzione di celle solari da perovskiti senza piombo. Film di alta qualità a base di doppia perovskite, che mostrano proprietà fotovoltaiche promettenti, sono stati sviluppati in collaborazione tra l'Università di Linköping, Svezia, e la Nanyang Technological University di Singapore.
Gruppi di ricerca in tutto il mondo stanno perseguendo il potenziale della perovskite come uno dei materiali più promettenti per lo sviluppo di materiali economici, celle solari ecocompatibili ed efficienti. In pochi anni, l'efficienza di conversione dell'energia è aumentata da pochi punti percentuali a oltre il 22 percento. Le perovskiti attualmente disponibili per l'uso nelle celle solari, però, contenere piombo, e Feng Gao, docente senior presso LiU, è stato nominato nell'autunno del 2017 Wallenberg Academy Fellow per sviluppare perovskiti doppie senza piombo, in cui un metallo monovalente e un metallo trivalente sostituiscono il piombo bivalente.
Nel laboratorio della Divisione di Elettronica Biomolecolare e Organica, LiU, I ricercatori postdoc Weihua Ning e Feng Wang hanno prodotto con successo film sottili a strato singolo di cristalli densamente impacchettati di perovskiti doppie. I film sono di altissima qualità e possono essere utilizzati come strato attivo nelle celle solari, in cui la luce solare viene assorbita e si creano portatori di carica.
"I nostri colleghi della Nanyang Technological University di Singapore hanno dimostrato che i portatori di carica mostrano lunghe lunghezze di diffusione nel materiale, che è necessario se il materiale deve essere appropriato per l'applicazione in celle solari, "dice Feng Gao.
L'efficienza di conversione dell'energia delle celle solari è ancora bassa:solo l'1% circa dell'energia della luce solare viene convertita in elettricità, ma né Feng Gao né Weihua Ning sono preoccupati. "Abbiamo fatto il primo passo importante e sviluppato un metodo per produrre lo strato attivo. Abbiamo diverse buone idee su come procedere per aumentare l'efficienza nel prossimo futuro, "dice Feng Gao.
Le celle solari a doppia perovskite senza piombo (giallo, nella parte anteriore) rispetto al dispositivo al piombo (scuro, sullo sfondo). Il prossimo passo è sintonizzare il colore delle doppie perovskiti in scuro, in modo che possano assorbire più luce per celle solari efficienti. Credito:Thor Balkhed
I ricercatori hanno calcolato che oltre 4, 000 diverse combinazioni di materiali possono formare perovskiti doppie. Utilizzeranno anche calcoli teorici per identificare le combinazioni più adatte all'uso nelle celle solari. Questa svolta per la ricerca sulle perovskiti doppie è anche il risultato del dottorato congiunto. programma in Materiali e nanoscienza/tecnologia presso la Linköping University e la Nanyang Technological University.
"Questa pubblicazione è uno spin-off delle discussioni in relazione al programma di dottorato congiunto tra NTU-LiU. Due studenti di dottorato, uno per lato, sono stati reclutati per lavorare su questo progetto. Questo è un ottimo inizio per il programma, " afferma il professor Tze Chien Sum della NTU.
"Ci completiamo molto bene, il gruppo guidato dal Professor Sum in NTU sono esperti in fotofisica e noi siamo esperti in scienza dei materiali e fisica dei dispositivi, "dice Feng Gao.
Tre risultati sono pubblicati in Materiale avanzato .
