Sempre più efficienti e durevoli diventano le celle solari in perovskite, grazie all’ultima innovazione progettata dal team di ricerca dell’Università Huaqiao in Cina: una tecnologia che permette a questi particolari pannelli solari di mantenere il 95,4% dell’efficienza iniziale dopo 1100 ore di funzionamento continuo.
Celle solari in perovskite e il problema della migrazione degli ioni
Il raggiungimento di questo traguardo è stato possibile risolvendo una della principali sfide per la stabilità delle celle solari in perovskite: la migrazione degli ioni. Un fenomeno che si verifica quando il reticolo cristallino morbido e i legami relativamente deboli nella pellicola in perovskite portano a basse energie di formazione dei difetti.
In altre parole, quando avviene la migrazione degli ioni, calore e luce possono facilmente attivare difetti ionici all’interno del reticolo in perovskite, favorendo l’accumulo di ioni che vanno a deformare la struttura cristallina locale e inevitabilmente a degradare la sopraccitata pellicola.
Per evitare questo fenomeno, i ricercatori dell’Università Huaqiao (in collaborazione con la City University di Hong Kong e la Chinese Academy of Sciences) hanno progettato un’interfaccia polimerica ultrasottile, denominata D18. Una specie di “interstrato selettivo” che inibisce la diffusione degli ioni attraverso le lacune della perovskite, in modo da bloccare efficacemente la diffusione ionica tra gli strati della cella solare.
Secondo pv magazine, nella progettazione di questo interstrato gli scienziati si sono ispirati alle celle a combustibile a membrana a scambio protonico (PEM), “dove la PEM funge da conduttore di protoni bloccando al contempo la diffusione di altre specie chimiche“, dicono i ricercatori. In soldoni, questo approccio ha permesso non solo di migliorare la stabilità, ma anche di ottimizzare l’allineamento energetico tra il materiale assorbitore in perovskite e lo strato di trasporto delle lacune.
L’innovazione del D18 e i risultati del team
Dopo aver progettato l’interstrato D18, i ricercatori lo hanno applicato su alcune celle solari in perovskite utilizzando la tecnica dello spin-coating. Questo processo ha previsto la deposizione di una soluzione calda di D18 in clorobenzene (CB) sulla superficie della pellicola di perovskite. Grazie allo spin-coating, è stato possibile ottenere una membrana uniforme e compatta, perfettamente aderente alla pellicola sottostante.
Secondo i test riportati nella loro ricerca pubblicata sulla rivista Nature, le celle solari analizzate non solo hanno mantenuto il 95,4% dell’efficienza iniziale dopo 1100 ore di funzionamento continuo, ma hanno anche raggiunto un’efficienza record del 26,39%, superando ampiamente il 24,43% ottenuto da celle fotovoltaiche analoghe prive dell’interstrato.
Questa scoperta, frutto di un meticoloso lavoro di progettazione e sperimentazione, apre nuove possibilità per il futuro delle celle solari in perovskite, combinando alte prestazioni e maggiore durata in un’unica soluzione tecnologica.
