I ricercatori dell'Università di Manchester stanno utilizzando particelle di polistirene anziché costosi polimeri per realizzare la prossima generazione di celle solari, che vengono utilizzati per realizzare pannelli solari, più stabile e persino più economico.

La mossa potrebbe ridurre significativamente i costi di produzione e fabbricazione delle celle solari, rendere l'elettricità più economica in futuro per il pubblico in un momento in cui i prezzi dell'energia sono in aumento.

La ricerca, pubblicato dalla Royal Society of Chemistry sulla rivista Nanoscala , mostra come gli scienziati dell'Università di Manchester utilizzano particelle isolanti di microgel di polistirene per ridurre i costi e migliorare la stabilità delle celle solari in perovskite o PSC.

I PSC sono un nuovo tipo di pannello solare e sono considerati una delle prime dieci tecnologie emergenti dal World Economic Forum. Questo perché hanno aumenti senza precedenti nel loro tasso di efficienza di conversione della potenza e potenzialmente hanno un costo per watt relativamente basso.

I pannelli solari sono ormai comuni su case ed edifici in tutto il Regno Unito, ma la loro diffusione è ancora ostacolata dagli elevati costi di produzione. Questi tradizionali pannelli fotovoltaici (PV) incorporano silicio per raccogliere la luce che viene convertita in energia, ma è un costoso, materiale ad alta intensità energetica da produrre. La ricerca recente si è rivolta ai fotovoltaici utilizzando un composto più economico, perovskite, come strato di raccolta della luce invece del silicio.

L'efficienza di conversione dell'energia PSC si sta avvicinando alla parità con la consolidata tecnologia solare FV, che ha impiegato decenni per raggiungere. Così, con il potenziale di raggiungere efficienze ancora più elevate in un tempo molto più breve e i loro costi di produzione relativamente bassi, I PSC stanno diventando più attraenti dal punto di vista commerciale.

Però, gli attuali PSC utilizzano tipicamente la perovskite ad alogenuri organometallici (OHP) come assorbitore di luce, che si degrada facilmente se esposto all'acqua. Questo rende il loro uso pratico limitato, soprattutto nel clima del Regno Unito. Le cellule si basano anche su uno strato di trasporto del buco, che favorisce il movimento efficiente della corrente elettrica dopo l'esposizione alla luce solare. Ma la produzione dei materiali organici per il trasporto in buca è molto costosa e questi mancano di stabilità a lungo termine. È qui che entra in gioco l'uso di particelle isolanti di microgel di polistirene.

Professor Brian Saunders, Professore di chimica dei polimeri e dei colloidi presso la School of Materials dell'Università di Manchester, afferma:"Sono necessarie ulteriori ricerche per consentire di sfruttare appieno il potenziale dell'entusiasmante tecnologia PSC. Migliorare la stabilità del PSC e ridurre l'uso di costosi materiali per il trasporto di fori (HTM) sono due aspetti che stanno guadagnando maggiore attenzione. Ecco perché stiamo cercando il modo migliore per produrre PSC, tenerli asciutti e renderli ancora più redditizi dal punto di vista commerciale in futuro".

Spiega:"Lo strato di perovskite nelle celle solari non è intrinsecamente instabile, ma lo strato HTM richiesto lo è. Gli strati HTM realizzati con polimeri aggregati sono sottili ma sono anche relativamente costosi e contribuiscono in misura significativa al costo totale della cella solare. In questo studio abbiamo utilizzato polistirene, che è 1 decimillesimo del costo di produzione dei polimeri, ed è anche idrofobo che aiuta a migliorare la stabilità dei PSC. Nel complesso, la maggiore stabilità e i minori costi di produzione superano enormemente la diminuzione dell'efficienza".

In futuro, il professor Saunders desidera perfezionare ulteriormente l'approccio del microgel per ridurre al minimo l'impatto sull'efficienza e lavorare sulla riduzione del contenuto di piombo tossico nei PSC.