I ricercatori di QUT hanno utilizzato punti di carbonio, creato da scarti di capelli umani provenienti da un barbiere di Brisbane, creare una sorta di "armatura" per migliorare le prestazioni della tecnologia solare all'avanguardia.

In uno studio pubblicato su Journal of Materials Chemistry A , i ricercatori guidati dal professor Hongxia Wang in collaborazione con il professore associato Prashant Sonar del Centro per la scienza dei materiali di QUT hanno mostrato che i nanopunti di carbonio potrebbero essere utilizzati per migliorare le prestazioni delle celle solari a perovskite.

celle solari perovskite, una tecnologia fotovoltaica relativamente nuova, sono visti come il miglior candidato fotovoltaico per fornire a basso costo, energia solare ad alta efficienza nei prossimi anni. Hanno dimostrato di essere efficaci nell'efficienza di conversione dell'energia quanto le attuali celle solari in silicio monocristallino disponibili in commercio, ma gli ostacoli per i ricercatori in questo settore sono rendere la tecnologia più economica e più stabile.

A differenza delle celle al silicio, sono realizzati con un composto di facile fabbricazione, e poiché sono flessibili, potrebbero essere utilizzati in scenari come abbigliamento a energia solare, zaini che ricaricano i tuoi dispositivi in ​​movimento e persino tende che potrebbero fungere da fonti di alimentazione indipendenti.

Questo è il secondo importante pezzo di ricerca a venire come risultato di punti di carbonio derivati ​​da capelli umani come materiale multifunzionale.

L'anno scorso, Il Professore Associato Prashant Sonar ha guidato un gruppo di ricerca, tra cui il ricercatore del Center for Materials Science Amandeep Singh Pannu, che ha trasformato gli scarti di capelli in nanopunti di carbonio abbattendo i capelli e poi bruciandoli a 240 gradi Celsius. In quello studio, i ricercatori hanno mostrato che i punti di carbonio potrebbero essere trasformati in display flessibili che potrebbero essere utilizzati in futuri dispositivi intelligenti.

In questo nuovo studio, Il gruppo di ricerca del professor Wang, compreso il dottor Ngoc Duy Pham, e il signor Pannu, lavorando con il gruppo del professor Prashant Sonar, ha usato i nanopunti di carbonio sulle celle solari di perovskite per curiosità. Il team del professor Wang aveva precedentemente scoperto che i materiali di carbonio nanostrutturati potevano essere utilizzati per migliorare le prestazioni di una cellula.

Dopo aver aggiunto una soluzione di puntini di carbonio nel processo di produzione delle perovskiti, Il team del professor Wang ha scoperto che i punti di carbonio formano uno strato di perovskite simile a un'onda in cui i cristalli di perovskite sono circondati dai punti di carbonio.

"Crea una sorta di strato protettivo, una specie di armatura, "Ha detto il professor Wang.

"Protegge il materiale perovskite dall'umidità o da altri fattori ambientali, che possono causare danni ai materiali."

Lo studio ha scoperto che le celle solari in perovskite ricoperte di punti di carbonio avevano una maggiore efficienza di conversione della potenza e una maggiore stabilità rispetto alle celle di perovskite senza punti di carbonio.

Il professor Wang ha studiato celle solari avanzate per circa 20 anni, e lavorando con le celle di perovskite da quando sono state inventate circa un decennio fa, con l'obiettivo primario di sviluppare un rapporto costo-efficacia, materiali e dispositivi fotovoltaici stabili, per aiutare a risolvere il problema energetico nel mondo.

"Il nostro obiettivo finale è rendere l'elettricità solare più economica, più facile accesso, più duraturi e per rendere i dispositivi fotovoltaici leggeri perché le attuali celle solari sono molto pesanti, "Ha detto il professor Wang.

"Le grandi sfide nell'area delle celle solari perovskite stanno risolvendo la stabilità del dispositivo per poter funzionare per 20 anni o più e lo sviluppo di un metodo di produzione adatto alla produzione su larga scala.

"Attualmente, tutte le celle solari in perovskite ad alte prestazioni riportate sono state realizzate in un ambiente controllato con un livello estremamente basso di umidità e ossigeno, con una superficie di celle molto piccola che sono praticamente irrealizzabili per la commercializzazione.

"Per rendere la tecnologia commercialmente fattibile, sfide per la fabbricazione di una grande area efficiente, stabile, flessibile, bisogna superare i pannelli solari in perovskite a basso costo.

"Questo può essere ottenuto solo attraverso una profonda comprensione delle proprietà dei materiali nella produzione su larga scala e in condizioni industrialmente compatibili".

Il professor Wang è particolarmente interessato a come le celle di perovskite potrebbero essere utilizzate in futuro per alimentare i veicoli spaziali.

La Stazione Spaziale Internazionale è alimentata da quattro pannelli solari, che può generare fino a 120 kW di energia elettrica. Ma uno svantaggio dell'attuale tecnologia dei PV spaziali è il peso del carico utile per portarli lì.

Mentre la perovskite sarebbe molto più leggera, una delle sfide per i ricercatori è sviluppare celle di perovskite in grado di far fronte alle radiazioni estreme e all'ampia gamma di variazioni di temperatura nello spazio, da meno 185 gradi a più di 150 gradi Celsius.

Il professor Wang ha detto che la soluzione potrebbe essere tra dieci anni, ma i ricercatori stavano continuando ad acquisire maggiori intuizioni nell'area.

Attualmente il team di ricerca del professor Wang sta collaborando con il professor Dmitri Golberg nel Centro QUT per la scienza dei materiali per comprendere le proprietà dei materiali di perovskite in condizioni ambientali estreme come la forte irradiazione di un fascio di elettroni e il drastico cambiamento di temperatura.

"Sono abbastanza ottimista visto quanto questa tecnologia è migliorata finora, "Ha detto il professor Wang.