L'architettura invertita di questa cella solare in perovskite, unita all'ingegneria delle superfici, ha consentito ai ricercatori di migliorare l'efficienza e la stabilità. Credito:NREL
I ricercatori del National Renewable Energy Laboratory (NREL) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) hanno fatto un passo avanti tecnologico e hanno costruito una cella solare in perovskite con il duplice vantaggio di essere sia altamente efficiente che altamente stabile.
Il lavoro è stato svolto in collaborazione con scienziati dell'Università di Toledo, dell'Università del Colorado-Boulder e dell'Università della California-San Diego.
Una struttura architettonica unica ha consentito ai ricercatori di registrare un'efficienza stabilizzata certificata del 24% sotto l'illuminazione di 1 sole, rendendola la più alta nel suo genere. La cella ad alta efficienza ha anche mantenuto l'87% della sua efficienza originale dopo 2.400 ore di funzionamento a 55 gradi Celsius.
Il documento, "Surface Reaction for Efficient and Stable Inverted Perovskite Solar Cells", appare sulla rivista Nature . Gli autori di NREL sono Qi Jiang, Jinhui Tong, Ross Kerner, Sean Dunfield, Chuanxiao Xiao, Rebecca Scheidt, Darius Kuciauskas, Matthew Hautzinger, Robert Tirawat, Matthew Beard, Joseph Berry, Bryon Larson e Kai Zhu.
La perovskite, che si riferisce a una struttura cristallina, è emersa nell'ultimo decennio come un mezzo impressionante per catturare in modo efficiente la luce solare e convertirla in elettricità. La ricerca sulle celle solari in perovskite si è concentrata in larga misura su come aumentarne la stabilità.
"Alcune persone possono dimostrare perovskiti con un'elevata stabilità, ma l'efficienza è inferiore", ha affermato Zhu, uno scienziato senior del Chemistry and Nanoscience Center presso NREL. "Dovresti avere un'elevata efficienza e un'elevata stabilità contemporaneamente. È una sfida."
I ricercatori hanno utilizzato un'architettura invertita, piuttosto che l'architettura "normale" che fino ad oggi ha prodotto le massime efficienze. La differenza tra i due tipi è definita dal modo in cui gli strati vengono depositati sul substrato di vetro. L'architettura in perovskite invertita è nota per la sua elevata stabilità e integrazione nelle celle solari tandem. Il team guidato da NREL ha anche aggiunto una nuova molecola, la 3-(Aminometil) piridina (3-APy), alla superficie della perovskite. La molecola ha reagito al formamidinio all'interno della perovskite per creare un campo elettrico sulla superficie dello strato di perovskite.
"Ciò improvvisamente ci ha dato un enorme impulso non solo in termini di efficienza ma anche stabilità", ha affermato Zhu.
Gli scienziati hanno riferito che l'ingegneria della superficie reattiva 3-APy può migliorare l'efficienza di una cella invertita da meno del 23% a più del 25%. Hanno anche notato che l'ingegneria della superficie reattiva si distingue come un approccio efficace per migliorare significativamente le prestazioni delle celle invertite "a nuovi livelli all'avanguardia di efficienza e affidabilità operativa". + Esplora ulteriormente
