Le celle solari prodotte con materiali noti come "perovskiti" stanno raggiungendo l'efficienza delle tradizionali celle solari a base di silicio. Credito:Anna Nilsen
Le celle solari prodotte con materiali noti come "perovskiti" stanno raggiungendo l'efficienza delle tradizionali celle solari a base di silicio. Allo stesso tempo, hanno i vantaggi di un basso costo e di un breve tempo di ritorno dell'energia. Tuttavia, tali celle solari hanno problemi di stabilità, qualcosa che i ricercatori dell'Università di Linköping, insieme a collaboratori internazionali, sono ora riusciti a risolvere. I risultati, pubblicati su Scienza , rappresentano un importante passo avanti nella ricerca di celle solari di nuova generazione.
"I nostri risultati aprono nuove possibilità per sviluppare celle solari efficienti e stabili. Inoltre, forniscono nuove informazioni su come funziona il drogaggio dei semiconduttori organici", afferma Feng Gao, professore presso il Dipartimento di Fisica, Chimica e Biologia (IFM) presso l'Università di Linköping .
Le perovskiti sono materiali cristallini con un enorme potenziale per contribuire a risolvere la carenza di energia nel mondo. Sono economici da produrre, con alta efficienza e peso ridotto. Tuttavia, le celle solari di perovskite possono degradarsi rapidamente e non è stato possibile costruire celle solari a base di perovskite ad alta efficienza con la stabilità richiesta.
"Sembra esserci un compromesso tra alta efficienza e stabilità nelle celle solari a base di perovskite. Le celle solari in perovskite ad alta efficienza tendono a mostrare una bassa stabilità e viceversa", afferma Tiankai Zhang, un postdoc presso IFM e uno dei principali autori dell'articolo pubblicato su Scienza .
Quando l'energia solare viene convertita in elettricità in celle solari a base di perovskite, di solito sono necessari uno o più strati di trasporto della carica. Questi si trovano direttamente accanto allo strato di perovskite nella cella solare. Gli strati di trasporto della carica organica spesso necessitano di molecole ausiliarie per funzionare come previsto. Il materiale è descritto come "dopato".
Uno strato di trasporto drogato chiamato Spiro-OMeTAD è un punto di riferimento nelle celle solari a perovskite e offre efficienze di conversione di potenza record. Ma l'attuale metodo utilizzato per drogare Spiro-OMeTAD è lento e causa problemi di stabilità delle celle solari di perovskite.
"Ora siamo riusciti a eliminare il compromesso che ha ostacolato lo sviluppo, utilizzando una nuova strategia di doping per Spiro-OMeTAD. Questo ci consente di ottenere sia un'elevata efficienza che una buona stabilità", afferma Tiankai Zhang.
Un altro autore principale dell'articolo, Feng Wang, è un giovane docente all'IFM. Sottolinea che le celle solari a base di perovskite possono essere utilizzate in molti modi e hanno molte aree di applicazione.
"Uno dei vantaggi dell'utilizzo delle perovskiti è che le celle solari realizzate sono sottili, il che significa che sono leggere e flessibili. Possono anche essere semitrasparenti. Sarebbe possibile, ad esempio, applicare celle solari a base di perovskite su grandi finestre , o facciate di edifici. Le celle solari a base di silicio sono troppo pesanti per essere utilizzate in questo modo", afferma Feng Wang. + Esplora ulteriormente
