Un esempio di celle solari stampato al CSIRO di Melbourne, in Australia. Credito:CSIRO
Un inchiostro a nanoparticelle semplice e versatile potrebbe aiutare le celle solari di perovskite di prossima generazione a essere stampate su larga scala e diventare la forza dominante nel fotovoltaico commerciale.
Realizzato in ossido di stagno, l'inchiostro viene creato con un solo passaggio chiave a temperatura relativamente bassa utilizzando la tecnologia a microonde e senza bisogno di ulteriore purificazione. Viene quindi utilizzato nelle celle solari per aiutare a trasportare selettivamente gli elettroni, un passaggio cruciale nella generazione di elettricità.
I dispositivi prototipo costruiti con questo metodo hanno registrato efficienze di conversione dell'energia del 18%, che è tra le migliori efficienze per una cella solare in perovskite a struttura planare elaborata a basse temperature.
L'inchiostro è adatto per realizzare diversi tipi di celle solari in perovskite, anche con vetro e per la stampa su plastica, che può essere eseguita a basso costo ad alti volumi. Questa tecnica, chiamata rivestimento roll-to-roll, è simile al modo in cui vengono stampati i giornali.
All'interno del prodotto di inchiostro, la dimensione media di ciascuna particella può essere controllata per rimanere compresa tra soli cinque e 10 nanometri. Per contestualizzare, un foglio di carta ha uno spessore di 100.000 nanometri e le tue unghie crescono di un nanometro al secondo.
Le celle solari in perovskite rivaleggiano già con l'efficienza delle loro controparti in silicio consolidate e sono anche più flessibili e richiedono meno energia per essere prodotte.
Problemi con la durata a lungo termine e alcuni ostacoli nel processo di produzione hanno finora impedito a questi fantastici materiali di superare il silicio.
Un esempio di creazione di celle solari stampate roll to roll. Credito:CSIRO
Ora, tuttavia, i ricercatori dell'ARC Center of Excellence in Exciton Science, in collaborazione con l'agenzia scientifica nazionale australiana CSIRO, potrebbero aver trovato una risposta ad alcune di queste sfide con il loro inchiostro a nanoparticelle di ossido di stagno.
I risultati del lavoro, che ha ricevuto finanziamenti dall'Agenzia australiana per le energie rinnovabili (ARENA), sono stati pubblicati sulla rivista Chemistry of Materials .
Il ricercatore principale del CSIRO, il dott. Doojin Vak, afferma che "le celle solari in perovskite possono essere prodotte mediante stampa industriale. Sebbene il processo sia intrinsecamente a basso costo, il costo di ogni componente conta ancora. Questo lavoro dimostra un ottimo modo per contribuire a -costo della produzione futura di celle solari in perovskite."
È importante che l'inchiostro delle nanoparticelle possa essere prodotto con le microonde, perché i metodi di elaborazione diretta ad alta temperatura dei substrati flessibili delle celle solari provocano il degrado, limitando il potenziale commerciale delle celle solari stampabili in perovskite.
Il professor Jacek Jasieniak della Monash University, l'autore senior dell'articolo, afferma che "l'uso delle microonde per sintetizzare inchiostri nanoparticellari adeguati fornisce un importante passo avanti verso il raggiungimento di celle solari di perovskite ad alta efficienza che possono essere stampate in modo riproducibile riducendo al minimo i costi di fabbricazione". /P>
Altri approcci sintetici per l'ossido di stagno richiedono alta pressione, alti punti di ebollizione e possono anche richiedere più fasi di lavorazione, escludendoli dalla contesa per una produzione economicamente vantaggiosa su scala industriale e commerciale.
L'uso di ossidi di metallo anziché di ingredienti organici, che vengono influenzati negativamente dall'aria e dall'umidità, prolunga anche la durata dei dispositivi finali a celle solari in perovskite.
Non solo l'ossido di stagno è più durevole degli ingredienti organici comparabili, ma ha anche un'ampia banda proibita e incoraggia un trasporto di elettroni efficiente, caratteristiche che lo rendono adatto a vari tipi di celle solari e altre applicazioni optoelettroniche. + Esplora ulteriormente
