Il professore dell'UCLA Yang Yang, membro del California NanoSystems Institute, è un innovatore di fama mondiale della tecnologia delle celle solari il cui team negli ultimi anni ha sviluppato celle solari di nuova generazione costruite con perovskite, che ha una notevole efficienza nel convertire la luce solare in elettricità.

Nonostante questo successo, la natura delicata della perovskite, molto leggera, flessibile, materiale ibrido organico-inorganico, in fase di ulteriore sviluppo verso il suo uso commercializzato. Quando esposto all'aria, le cellule di perovskite si sono rotte e disintegrate nel giro di poche ore o pochi giorni. Le cellule si sono deteriorate ancora più velocemente se esposte anche all'umidità, principalmente a causa della natura igroscopica della perovskite.

Ora il team di Yang ha superato la difficoltà primaria della perovskite proteggendola tra due strati di ossido di metallo. Questo è un progresso significativo verso la stabilizzazione delle celle solari in perovskite. La loro nuova costruzione delle celle estende la vita effettiva della cella in aria di oltre 10 volte, con solo una perdita marginale di efficienza nel convertire la luce solare in elettricità.

Lo studio è stato pubblicato online il 12 ottobre sulla rivista Nanotecnologia della natura . Lo studioso post-dottorato Jingbi You e lo studente laureato Lei Meng dello Yang Lab sono stati gli autori principali dell'articolo.

"C'è stato molto ottimismo sulla tecnologia delle celle solari perovskite, " disse Meng. In meno di due anni, il team Yang ha avanzato l'efficienza delle celle solari perovskite da meno dell'1% a quasi il 20%. "Ma la sua breve durata è stato un fattore limitante che abbiamo cercato di migliorare da quando abbiamo sviluppato celle di perovskite ad alta efficienza".

Yang, che detiene il Carol e Lawrence E. Tannas, Jr., Cattedra dotata di ingegneria presso l'UCLA, ha detto che ci sono diversi fattori che portano a un rapido deterioramento delle celle solari in perovskite normalmente stratificate. Il più significativo, Yang ha detto, era che lo strato tampone organico superiore ampiamente utilizzato ha una scarsa stabilità e non può proteggere efficacemente lo strato di perovskite dall'umidità nell'aria, accelerando la degradazione cellulare. Gli strati tampone sono importanti per la costruzione delle celle perché l'elettricità generata dalla cella viene estratta attraverso di essi.

Meng ha detto che in questo studio il team ha sostituito quegli strati organici con strati di ossido di metallo che racchiudono lo strato di perovskite, proteggendolo dall'umidità. La differenza era drammatica. Le celle ad ossido di metallo sono durate 60 giorni in stoccaggio all'aperto a temperatura ambiente, mantenendo il 90% della loro efficienza di conversione solare originale. "Con questa tecnica perfezionata abbiamo notevolmente migliorato la stabilità".

Il prossimo passo per il team Yang è rendere gli strati di ossido di metallo più condensati per una migliore efficienza e sigillare la cella solare per una vita ancora più lunga senza perdita di efficienza. Yang si aspetta che questo processo possa essere esteso a una grande produzione ora che il problema principale della perovskite è stato risolto.