Le celle solari a semiconduttore di perovskite sono una tecnologia fotovoltaica molto eccitante che possiede efficienze simili al silicio ma fusa o stampata in film sottili tramite inchiostri liquidi. Un nuovo metodo che utilizza un semplice foglio di carta per depositare i film di perovskite senza alcuna costosa attrezzatura è stato sviluppato da un team dell'Università di Tor Vergata e dell'Università di Zanjan. Il trucco per ottenere prestazioni elevate con questo metodo straordinariamente economico è immergere l'applicatore di carta nell'antisolvente che raddoppia l'efficienza rispetto a quando viene utilizzato a secco, raggiungendo l'11% su substrati plastici flessibili. La carta, rispetto ad altri applicatori morbidi, possiede la giusta porosità e levigatezza per la deposizione di film di perovskite di alta qualità.

Le celle solari a semiconduttore di perovskite sono una tecnologia fotovoltaica molto interessante perché possiedono efficienze di conversione di potenza simili a quelle basate sul silicio convenzionale ma possono essere colate in film sottili tramite inchiostri precursori fornendo vantaggi nella produzione. La maggior parte dei film di perovskite nei laboratori di tutto il mondo vengono depositati tramite spin coating che garantisce un elevato controllo dello spessore del film e della morfologia. Tuttavia, la maggior parte dell'inchiostro viene espulsa durante la deposizione e viene sprecata. Ci sono stati sforzi per sviluppare tecniche di rivestimento per la deposizione su vaste aree. Le celle solari più efficienti fabbricate tramite rivestimento di rotazione comportano l'aggiunta di gocce di anti-solvente (cioè un liquido con proprietà diverse da quelle utilizzate negli inchiostri precursori della perovskite) durante la filatura che migliora la qualità morfologica dei film semiconduttori di perovskite. Questo metodo è molto difficile da implementare quando si utilizzano tecniche di rivestimento su vasta area, tuttavia, dove l'attenta progettazione dei processi di essiccazione coinvolge riscaldatori o flussi di gas per controllare la morfologia del film di perovskite.

Un team internazionale di ricercatori dall'Italia e dall'Iran ha pubblicato un metodo completamente nuovo che utilizza un semplice foglio di carta per depositare i film di perovskite senza uno spin coater o altre tecniche di ampia area come il rivestimento slot-die o il rivestimento della lama. I risultati del loro progetto sono stati pubblicati su iScience, la rivista interdisciplinare ad accesso aperto di Cell Press, che mette in evidenza le ricette necessarie per ottenere celle solari efficienti con questo metodo.

"Quando mi sono unito ai laboratori CHOSE a Roma per il mio tirocinio, ho notato casualmente che lasciando un pezzo di carta per la pulizia imbevuto di solvente su una pellicola di precursore di perovskite bagnata, diventava marrone trasformandosi in quello che sembrava un film semiconduttore di perovskite piuttosto promettente. Il mio supervisore in Roma, il prof. Brown, mi ha suggerito di sviluppare un metodo di rivestimento basato su questa scoperta durante la mia permanenza lì", ha descritto Nazila Zarabinia, prima autrice dell'opera. "Abbiamo lavorato per provare diversi applicatori morbidi:quello che funziona meglio è stata la carta che possiede le proprietà più benefiche di porosità e levigatezza", ha aggiunto. La massima efficienza di una cella flessibile fabbricata con questa deposizione tramite il metodo dell'applicatore imbevuto di antisolvente (denominato DASSA) era dell'11%. I ricercatori ritengono che si tratti di un'efficienza soddisfacente, in particolare per celle solari flessibili su substrati di plastica PET, e che utilizzano una procedura completamente manuale. L'efficienza corrispondente ottenuta con i dispositivi di rivestimento a rotazione con il metodo anti-solvente è stata del 14,9 %, quindi c'è spazio per ulteriori miglioramenti. Nel manoscritto, gli autori propongono una procedura automatizzata per un'ulteriore ottimizzazione futura.

"Pensiamo che questo semplice metodo piacerà a tutti quei laboratori che hanno creato una linea di ricerca sulla perovskite che non sono stati in grado (per soldi o tempo) di acquistare costose apparecchiature di deposizione (un po' come il rivestimento manuale delle lame di film di titania che è stato ampiamente utilizzato per entra in campo ai tempi delle celle solari sensibilizzate con coloranti) poiché consente la deposizione del film di perovskite in modo incredibilmente economico.Può anche essere di particolare interesse per i gruppi che sviluppano tecniche di stampa automatizzata applicando l'antisolvente, non sul film di perovskite come solito, ma invece sull'applicatore. Inoltre, sarà interessante tentare di estendere questo metodo anche agli strati di trasporto per la produzione di celle complete", ha commentato Thomas M. Brown, corrispondente autore del lavoro.

I ricercatori mostrano che immergere la carta utilizzata come applicatore in un antisolvente aumenta l'efficienza di conversione di potenza delle celle solari dell'82% rispetto alle celle solari in cui l'applicazione del film di perovskite è stata eseguita con un foglio di carta asciutta.