Celle solari in perovskite più efficienti

Questo studio descrive gli spunti per la progettazione di materiali di estrazione dei fori di prossima generazione per celle solari a base di perovskite più efficienti e stabili

In un nuovo studio pubblicato in Energy and Environmental Science (1), l'Advanced Technology Institute (ATI) del Surrey spiega in dettaglio come, insieme ai propri collaboratori, sono stati in grado di produrre celle solari in perovskite piombo-stagno che raggiungono un'efficienza di conversione di potenza (PCE) superiore al 23%, uno dei migliori risultati ottenuti con questo materiale e, cosa importante, una strategia di progettazione che migliora la durata di questi dispositivi del 66%. PCE si riferisce alla quantità di luce solare che una cella può convertire in elettricità utilizzabile.

Mentre i pannelli solari in silicio sono utilizzati oggi su molti tetti, i pannelli solari in perovskite/silicio stanno emergendo sul mercato, con pannelli completamente “all-perovskite” aventi efficienze ancora più elevate che si prevede saranno il prossimo grande passo con la tecnologia. Tuttavia, affinché questa tecnologia sia commercialmente praticabile, gli scienziati devono affrontare la sfida di migliorare sia la stabilità che l'efficienza, specialmente intorno alla cella in perovskite piombo-stagno utilizzata in questo progetto. Questo studio collaborativo avviato dall'University of Surrey identifica meccanismi precedentemente nascosti che contribuiscono sia alle perdite di efficienza che di stabilità e affronta queste sfide, aiutando la comunità scientifica a far progredire questa tecnologia.

La dottoressa W. Hashini K. Perera (2), dottorando e autrice principale dello studio presso l'Advanced Technology Institute dell'University of Surrey, ha affermato: «La comprensione che abbiamo sviluppato da questo lavoro ci ha permesso di identificare una strategia che migliora l'efficienza e prolunga la durata operativa di questi dispositivi quando esposti alle condizioni ambientali. Questo progresso è un passo importante verso pannelli solari ad alta efficienza e lunga durata che daranno a più persone accesso a energia pulita a prezzi accessibili, riducendo al contempo la dipendenza dai combustibili fossili e le emissioni globali di carbonio».

Per ottenere questi miglioramenti, il team di ricerca si è concentrato sulla comprensione delle perdite di efficienza e stabilità indotte dallo strato di trasporto dei buchi che svolge un ruolo importante nelle prestazioni delle celle solari. Hanno introdotto un agente riducente lo iodio per inibire le reazioni chimiche che causano il degrado delle celle nel tempo. Questo approccio non solo ha aumentato l'efficienza delle celle solari piombo-stagno, ma ne ha anche prolungato la durata, rendendole più pratiche ed economiche per un uso a lungo termine.

Il dottor Imalka Jayawardena (3), coautore dello studio dell'Advanced Technology Institute presso l'University of Surrey, ha affermato: «Migliorando significativamente l'efficienza delle nostre celle solari a base di perovskite, ci stiamo avvicinando alla produzione di pannelli solari più economici e sostenibili. Stiamo già lavorando per perfezionare questi materiali, processi e l'architettura del dispositivo per affrontare le sfide rimanenti».

Il professor S. Ravi P. Silva (4), direttore dell'Advanced Technology Institute presso l'University of Surrey, ha affermato: «Questa ricerca ci avvicina ai pannelli che non solo generano più energia nel corso della loro vita utile, ma sono anche più duraturi. Maggiore efficienza e meno sostituzioni significano più energia verde con meno sprechi. L'University of Surrey sta costruendo un parco solare da 12,5 MW, dove possiamo testare alcuni di questi moduli. Siamo fiduciosi che la nostra innovativa ricerca sulla perovskite accelererà l'adozione commerciale diffusa di pannelli solari basati sulla perovskite».

Riferimenti:

(1) 23.2% efficient low band gap perovskite solar cells with cyanogen management

(2) W. Hashini K. Perera

(3) Imalka Jayawardena

(4) S. Ravi P. Silva

Descrizione foto: I ricercatori dell’University of Surrey hanno migliorato l’efficienza delle celle solari in perovskite fino a oltre il 23% e ne hanno prolungato la durata del 66%, facendo avanzare la tecnologia energetica pulita e sostenibile. - Credit: University of Surrey.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Perovskite research boosts solar cell efficiency and product life