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Una soluzione ai problemi di scalabilità delle celle solari perovskite

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Credito: Unsplash/CC0 di dominio pubblico

Le perovskiti sono materiali ibridi costituiti da alogenuri metallici e composti organici. Hanno attirato molto interesse nel campo dell’energia solare a causa delle loro capacità di raccolta della luce combinate con un basso costo di produzione, rendendole i candidati ideali per superare il mercato rispetto alle loro controparti in silicio. Le perovskiti mostrano anche un grande potenziale in una gamma di applicazioni che includono luci LED, laser e fotorilevatori.

Uno degli ostacoli sulla strada per la commercializzazione delle celle solari in perovskite è che il loro aumento comporta perdite di efficienza di conversione dell’energia e stabilità operativa. Ciò è dovuto a difetti naturali nella struttura molecolare della perovskite, che interferisce con il flusso di elettroni. Ciò si traduce in una “perdita resistiva”, una perdita di potenza dovuta alla resistenza. Inoltre, i processi necessari per ottenere film di perovskite di grande area di alta qualità sono piuttosto complessi.

In un nuovo studio pubblicato in Natura Nanotecnologia, gli scienziati guidati da Mohammad Nazeeruddin dell’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) hanno trovato un modo per superare i problemi crescenti delle perovskiti. Gli scienziati hanno sviluppato un semplice metodo solvotermico per produrre nanoparticelle romboedriche di biossido di titanio monocristallino che possono essere utilizzate per costruire un film di perovskite.

La nuova struttura presenta una minore quantità di disallineamenti “a reticolo”, riferendosi alla struttura “a scala” delle nanoparticelle di biossido di titanio. Ciò si traduce in un numero inferiore di difetti, che garantisce un migliore flusso di elettroni in tutto con una minore perdita di potenza.

Testando le nuove celle solari di piccole dimensioni basate su nanoparticelle, gli scienziati hanno ottenuto un’efficienza di conversione dell’energia del 24,05% e un fattore di riempimento (una misura della potenza effettiva ottenibile) dell’84,7%. Le celle mantengono anche circa il 90% delle loro prestazioni iniziali dopo un funzionamento continuo per 1400 ore.

Gli scienziati hanno anche fabbricato cellule di ampia area, che hanno certificato un’efficienza del 22,72% con un’area attiva di quasi 24 cm2. Questo “rappresenta i moduli con la massima efficienza con la minore perdita di efficienza durante l’aumento graduale”, concludono gli autori.


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