Guarigione con ammoniaca di film di perovskite a base di formamidinio. Credito:Li Zhipeng
Dal 2009, gli scienziati sospettano che i film di perovskite, che sono una combinazione di materiale organico e inorganico, potrebbero essere promettenti per la costruzione di pannelli solari. Le perovskiti sono film molto sottili con una struttura cristallina specifica che sono molto leggeri e flessibili, efficienti ed economici rispetto ai wafer di silicio.
Tuttavia, le attuali limitazioni, compreso il modo in cui preparare film di perovskite altamente uniformi su larga scala, hanno impedito la commercializzazione delle celle solari di perovskite.
Recentemente, i ricercatori del Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT), Chinese Academy of Sciences (CAS), hanno descritto un nuovo modo di elaborare il film di perovskite a base di formamininio che allevia alcune delle limitazioni utilizzando il trattamento con ammoniaca per rimuovere le strutture dei pori formate durante il trattamento.
Lo studio è stato pubblicato su Nature Communications il 29 luglio.
"La più alta efficienza di conversione della potenza delle celle solari di perovskite è paragonabile a quella delle celle solari a base di silicio ampiamente commercializzate. Tuttavia, come ottenere una preparazione su vasta area di un film di perovskite altamente uniforme rimane una sfida", ha affermato il prof. Pang Shuping di QIBEBT, l'autore corrispondente dello studio.
I metodi e i solventi utilizzati nella lavorazione dei film di perovskite sono stati ampiamente studiati, ma questi richiedono ancora fasi di lavorazione o materiali aggiuntivi per far funzionare i film di perovskite. Ad esempio, il metodo estremamente promettente di guarigione con gas di metilammina è adatto solo per la perovskite a base di metilammonio, ma non è fattibile per la più efficiente perovskite a base di formamidinio.
Per trovare soluzioni alla guarigione con gas dei film di perovskite a base di formamidinio, i ricercatori hanno prima studiato le reazioni sottostanti responsabili delle sfide. "Abbiamo dimostrato che la degradazione delle perovskiti contenenti formamidinio è causata da una reazione tra il catione formamidinio e le ammine alifatiche, che producono ammoniaca", ha affermato Wang Xiao, il secondo autore dello studio.
Per evitare il verificarsi di reazioni collaterali, i ricercatori hanno usato l'ammoniaca invece del gas di metilammina per trattare i film di perovskite a base di formamidinio. Basandosi su questa tecnologia, la temperatura viene abbassata in modo che il film di perovskite possa assorbire abbastanza ammoniaca per far passare il film in uno stato intermedio scorrevole. In questo stato fluido, le imperfezioni e le strutture dei fori nella pellicola di perovskite grezza possono essere sanate.
Utilizzando questa tecnica, i ricercatori sono stati in grado di preparare un film di perovskite che aveva un'efficienza di conversione di potenza più elevata e poteva essere facilmente riprodotto su larga scala. "La cella solare perovskite a base di ammoniaca dopo la guarigione raggiunge un'efficienza di conversione di potenza del 23,21% con un'eccellente riproducibilità", ha affermato Li Zhipeng, il primo autore dello studio.
Per l'operazione di guarigione del gas di ammoniaca, è necessario controllare rigorosamente la velocità di adsorbimento e desorbimento a basse temperature e molto rapidamente. Un altro successo dell'utilizzo della tecnologia di post-guarigione del gas di ammoniaca è che può essere facilmente inserito in tecnologie commerciali esistenti e consolidate.
Guardando al futuro, i ricercatori stanno pensando a come progettare correttamente l'attrezzatura necessaria per produrre i film di perovskite utilizzando questo metodo, che è un componente chiave per portare le celle solari in perovskite sul mercato commerciale. + Esplora ulteriormente
