Un team di chimici della Kaunas University of Technology (KTU), La Lituania insieme ai fisici dell'istituto scientifico Helmholtz Zentrum Berlin (HZB), Germania, offre un nuovo approccio per la formazione di strati selettivi nelle celle solari di perovskite. La molecola, sintetizzato dai chimici della KTU, si assembla in un monostrato, che può coprire una varietà di superfici e può funzionare come materiale economico per il trasporto di fori in una cella solare in perovskite.

Le celle solari a base di perovskite stanno portando a nuovi emergenti fotovoltaici, e già competitivo con le tecnologie solari consolidate utilizzate nei pannelli solari in tutto il mondo. Un passo importante verso la produzione di massa di queste celle solari di nuova generazione è lo sviluppo di strati di contatto selettivo efficienti che sarebbero compatibili con la deposizione di strati di perovskite su vari substrati.

Lo spin-coating e la deposizione da vapore sono i due metodi principali attualmente utilizzati per la formazione di strati di perovskite nelle celle solari. Lo spin-coating comporta il gocciolamento di una soluzione liquida su superfici rotanti; durante il processo, una grande quantità di materiale viene persa. La deposizione da vapore richiede alte temperature e complesse tecnologie del vuoto, e non tutte le molecole sono adatte all'evaporazione.

I chimici della KTU hanno sintetizzato una molecola che si assembla in un monostrato, e che può coprire uniformemente qualsiasi superficie di ossido, comprese le superfici strutturate delle celle solari al silicio utilizzate nelle architetture tandem.

"Non è polimero, ma molecole più piccole, e il monostrato formato da essi è molto sottile. Questo, e il fatto che il monostrato si formi immergendo la superficie nella soluzione rende questo metodo molto più economico delle alternative esistenti. Anche, la sintesi del nostro composto è un processo molto più breve di quello del polimero solitamente utilizzato nella produzione di celle solari perovskite, "dice Ernestas Kasparavičius, dottorato di ricerca studente presso la Facoltà di Tecnologia Chimica KTU.

Il materiale sintetizzato doveva essere testato. Il team di fisici di HZB a Berlino, Germania guidata dal Dr. Steve Albrecht, in collaborazione con lo studente di dottorato della KTU Artiom Magomedov ha utilizzato con successo questo nuovo materiale come strato di trasporto di fori nelle celle solari di perovskite.

"Nel nostro laboratorio a Kaunas abbiamo studiato l'uso delle molecole auto-organizzanti per formare lo strato di elettrodo sottile come 1-2 nm, coprendo uniformemente tutta la superficie. Durante il mio tirocinio a Berlino ho potuto applicare il nostro materiale e produrre un primo elemento solare funzionante con solo un contatto selettivo di spessore monostrato, "dice Magomedov, un ricercatore presso la Facoltà di tecnologia chimica KTU.

Questa tecnica monostrato autoassemblante raggiunge un consumo di materiale estremamente basso e un'elevata efficienza:l'efficienza di conversione della potenza dell'elemento era vicina al 18%, che è eccezionalmente alto per una nuova tecnologia. Anche, quando il monostrato autoassemblante viene utilizzato come strato di trasporto di lacune nelle celle di perovskite, non sono necessari additivi per migliorare le prestazioni. Ciò potrebbe migliorare significativamente la durata degli elementi. Dopo il successo iniziale, gli scienziati della KTU stanno sintetizzando nuovi materiali per la formazione di monostrati. I primi test dei materiali ottimizzati presso HZB hanno portato a celle con un'efficienza superiore al 21%.