Le celle solari in perovskite resistono a 1.000 ore di calore e umidità estremi

Superare la barriera della stabilità nel fotovoltaico in perovskite

Le celle solari in perovskite sono un'innovazione nei dispositivi fotovoltaici a film sottile che offrono alti tassi di conversione energetica insieme a bassi costi di produzione e flessibilità meccanica. Tuttavia, la loro durata operativa è tradizionalmente rimasta molto indietro rispetto ai pannelli convenzionali al silicio, attestandosi tra i due e i dieci anni contro i 25-30 anni tipici degli impianti al silicio, come riportato da Interesting Engineering.

Gran parte di questo degrado ha origine all'interno dello strato di trasporto delle lacune, un componente essenziale che facilita il movimento della carica elettrica. I metodi di produzione standard si basano su sali di litio e additivi chimici per migliorare le prestazioni elettriche, ma questi composti evaporano in presenza di temperature elevate e umidità. Secondo Interesting Engineering, questa evaporazione crea vuoti microscopici all'interno del film mentre gli ioni di litio liberi diffondono attraverso la cella, causando danni strutturali e accelerando il guasto del dispositivo.

«Risolvendo il problema cronico della durata, diventerà una tappa importante verso la commercializzazione delle celle solari in perovskite e tandem»

— SeJin Ahn, ricercatore principale, Korea Institute of Energy Research

Purificare lo strato di trasporto con l'estrazione catalitica

Per eliminare questi percorsi di degrado, gli scienziati del Korea Institute of Energy Research (KIER) di Daejeon, in collaborazione con l'Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), hanno messo a punto il processo di estrazione per filtrazione post-reazione catalitica. Questa invenzione chimica rimuove gli additivi destabilizzanti e gli ioni residui prima della deposizione del film.

Il processo introduce un catalizzatore di ossido di nichel nella soluzione precursore utilizzata per formare lo strato di trasporto delle lacune. Come descritto da Interesting Engineering, il catalizzatore modifica le proprie proprietà superficiali nella miscela, attirando e catturando gli ioni di litio disciolti senza richiedere agenti chimici supplementari. Poiché le particelle di ossido di nichel sono relativamente grandi, i ricercatori le filtrano fisicamente insieme agli ioni intrappolati, ottenendo una soluzione purificata e priva di additivi che si indurisce in uno strato di trasporto esente da difetti.

Benchmark prestazionali e prospettive commerciali

I test di laboratorio condotti sotto stress ambientale continuo — a 85 gradi Celsius e 85 per cento di umidità relativa — hanno rivelato che le celle purificate hanno mantenuto il 95 per cento della loro efficienza di base dopo 1.000 ore di prova, secondo Interesting Engineering.

Oltre a una maggiore stabilità, le celle trattate hanno registrato un'efficienza operativa del 25,24 per cento, superando leggermente il 25,21 per cento ottenuto dalle celle convenzionali a base di additivi. Pubblicata sulla rivista Advanced Science, la tecnica fornisce un nuovo quadro di processo e una preziosa proprietà intellettuale che potrebbe accelerare la diffusione commerciale delle celle solari tandem e migliorare la sostenibilità dei sistemi di energia pulita di nuova generazione, come osservato da Interesting Engineering.

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