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Un team di ricercatori affiliati a diverse istituzioni negli Stati Uniti ha trovato un modo per migliorare l'efficienza delle celle solari a base di perovskite, aggiungendo alla miscela tiocianato di guanidinio. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Scienza , il gruppo descrive il loro lavoro con le celle solari a base di perovskite e come hanno funzionato.
Per gran parte della sua storia, il silicio è stato il materiale preferito per la produzione di celle solari:nessun altro materiale era così efficiente o poteva produrre così a lungo. Ma negli ultimi anni, i chimici hanno lavorato con diversi materiali che si sono avvicinati. Uno di questi materiali promettenti è la perovskite cristallina. Di solito è fatto di piombo, bromo, iodio e altri elementi. Attualmente, le celle solari realizzate con perovskite hanno due vantaggi rispetto alle celle al silicio tradizionali. Sono più economici da realizzare e sono migliori nell'assorbire fotoni blu ad alta energia. La seconda caratteristica ha portato i produttori di celle solari a sposare i due tipi di celle insieme per creare celle tandem silicio/perovskite che offrono i migliori vantaggi di entrambi. Ma i produttori di celle solari credono ancora che alla fine, le celle interamente a base di perovskite possono sostituire completamente le celle di silicio ad un certo punto, con conseguente abbattimento dei costi di produzione. In questo nuovo sforzo, i ricercatori affermano di aver trovato un modo per avvicinarsi.
Ricerche precedenti avevano dimostrato che l'aggiunta di stagno alla miscela durante la produzione di perovskiti ha portato a renderle più efficienti, quasi quanto le celle a base di silicio. Ma lo stagno si è degradato se esposto all'ossigeno. Per evitare che ciò accada, il team negli Stati Uniti ha anche aggiunto tiocianato di guanidinio al mix. È un composto organico che ricopre altri materiali, in questo caso, lo stagno nella miscela di perovskite. I ricercatori hanno scoperto che così facendo si evitava il degrado dello stagno. Il test della perovskite risultante ha mostrato che è efficiente circa il 20 percento. Quando il team lo ha combinato con una tradizionale cella di perovskite progettata per assorbire fotoni ad alta energia, creando un tandem interamente di perovskite, ha riscontrato un'efficienza del 25%. Questo è vicino al 28% visto con tandem silicio-perovskite.
Confronto delle caratteristiche del dispositivo. (A) Curve tipiche densità-tensione fotocorrente (J-V) (riquadro che mostra le uscite di potenza stabili) e (B) confronto statistico dei parametri J-V di PSC a banda proibita bassa preparati utilizzando l'additivo GuaSCN al 7% o senza utilizzare l'additivo GuaSCN (controllo, 0% GuaSCN). Il valore medio, valori massimo/minimo, e la regione dei dati dal 25% al 75% è rappresentata dal cerchio, barre superiore/inferiore, e rettangolo, rispettivamente. (C) Efficienza quantistica esterna dei due dispositivi mostrati in (A) con la densità di corrente integrata indicata. Credito: Scienza (2019). DOI:10.1126/science.aav7911
I ricercatori notano che credono di poter aumentare di più l'efficienza, forse raggiungendo livelli tandem silicio/perovskite, ma riconoscono di avere ancora altri problemi da affrontare prima che tali cellule diventino vitali, soprattutto, facendoli durare abbastanza a lungo per l'uso commerciale.
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