Credito:immagine di un modulo solare tandem interamente in perovskite. Credito:Xuezeng Dai, UNC.
Le celle solari tandem interamente perovskite, le celle solari composte da perovskiti a banda larga impilata (WBG) e a banda stretta (NBG), potrebbero essere soluzioni energetiche particolarmente promettenti. Rispetto ad altri sistemi fotovoltaici esistenti, queste celle potrebbero raggiungere buone efficienze energetiche riducendo significativamente i costi di fabbricazione.
I ricercatori dell'Università della Carolina del Nord a Chapell Hill e dell'Università di Rochester hanno recentemente ideato un nuovo metodo assistito da gas caldo che potrebbe migliorare la fabbricazione di film di perovskite NBG per celle solari tandem. Questa strategia combinata con un materiale antiossidante aggiunto nel film, entrambi introdotti in un articolo pubblicato su Nature Energy , potrebbe aumentare la durata di ricombinazione del vettore delle celle solari (cioè il tempo necessario al decadimento dei portatori di carica in eccesso).
"Le celle solari tandem perovskite interamente perovskite promettono di ridurre il costo dei sistemi fotovoltaici, grazie al loro potenziale di raggiungere un'efficienza molto più elevata rispetto alle loro controparti a giunzione singola, pur mantenendo i processi di fabbricazione della soluzione", Jinsong Huang, uno dei ricercatori chi ha condotto lo studio, ha detto a TechXplore. "Inoltre, rispetto ai moduli perovskite a giunzione singola, l'applicazione di strutture tandem, che hanno fotocorrenti molto più piccole ma fotovoltaggio più elevato, può anche ridurre il declassamento dell'efficienza da cella a modulo, e quindi consentire la realizzazione di efficienze più elevate per moduli interconnessi monoliticamente in una serie."
Nelle celle solari tandem interamente perovskite, gli strati di perovskite WBG e NBG vengono depositati utilizzando un metodo chiamato rivestimento a lama. Il rivestimento della lama, noto anche come rivestimento a coltello o racla, è una tecnica di rivestimento scalabile che comporta l'applicazione di un eccesso di materiale di rivestimento su un substrato e quindi la rimozione di parte utilizzando una lama, fino a raggiungere il rivestimento desiderato.
Huang e i suoi colleghi hanno ideato una nuova strategia di rivestimento delle lame che potrebbe essere particolarmente favorevole per la fabbricazione di film di perovskite NBG. In contrasto con altre strategie tipicamente impiegate, la loro tecnica utilizza un gas caldo.
"Per creare i nostri film di perovskite NBG, abbiamo sviluppato una strategia di rivestimento delle lame assistita da gas caldo per ottenere film di alta qualità, di grandi dimensioni e spessi", ha affermato Huang. "Il gas caldo ha accelerato l'essiccazione dei solventi ad alto punto di ebollizione per solidificare il film umido come rivestito, impedendo i flussi di soluzione su microscala. Inoltre, è stato introdotto un agente riducente benzilidrazina cloridrato (BHC) per prevenire Sn 2+ e ossidazione dello ioduro durante la deposizione del film e, soprattutto, per resistere all'esposizione all'aria durante la fabbricazione del modulo."
Utilizzando il loro nuovo metodo di rivestimento della lama, Huang e i suoi colleghi sono stati in grado di sopprimere i processi sfavorevoli che si verificano durante il rivestimento del loro film di perovskite NBG. Il film risultante è stato quindi utilizzato per creare celle solari tandem interamente in perovskite con una notevole efficienza del 21,6%, con un 14,3 cm 2 area di apertura, che corrispondeva a un'efficienza dell'area attiva del 23%.
"Il nostro innovativo metodo di rivestimento delle lame assistito da gas caldo consente la fabbricazione ad alta produttività di film NBG di alta qualità e di grandi dimensioni per celle solari tandem interamente in perovskite", ha aggiunto Huang. "D'altra parte, l'aumento di scala dei moduli solari tandem interamente in perovskite è impegnativo a causa del degrado della sottocella a banda stretta durante l'elaborazione del modulo in una condizione ambientale. In questo lavoro, l'agente riducente BHC consente la fabbricazione del modulo in un ambiente ambientale, che è un passo fondamentale verso l'industrializzazione."
In futuro, il recente lavoro di questo team di ricercatori potrebbe contribuire all'industrializzazione e all'upscaling di efficienti celle solari tandem interamente in perovskite che sono più convenienti. Nel frattempo, i ricercatori intendono utilizzare il loro metodo per sviluppare moduli solari più efficienti e stabili con superfici più ampie. + Esplora ulteriormente
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