Fotovoltaico in perovskite, gli ultimi progressi per la tecnologia multigiunzione
Celle solari efficienti e stampabili, veloci da produrre in serie ma, soprattutto, dotate di una impressionante stabilità operativa a lungo termine. È l’innovazione firmata dalla City University di Hong Kong dove un gruppo di scienziati ha migliorato le prestazioni delle celle in perovskite ad alogenuri misti.
Perovskiti ad alogenuri misti, il problema della stabilità
Il gruppo di scienziati, guidato dal professore Alex Jen Kwan-yue, sta lavorando da tempo per risolvere una delle limitazioni chiave di questa tecnologia. Il campo in cui si è mossa la ricerca è quello delle celle solari multigiunzione o tandem, dispositivi composte da diverse singole giunzioni di semiconduttori impilate insieme. In tale contesto, ormai da anni le perovskiti sono usate in mix con diversi semiconduttori per ottenere una cella ad elevata efficienza che superi le prestazioni singoli.
Nell’architettura tandem le perovskiti ad alogenuri misti, in particolare, hanno raggiunto risultati soddisfacenti in termini di conversione della luce in elettricità fornendo bandgap ottimali. Il loro vero punto debole è la stabilità, ridotta al minimo a causa del fenomeno di segregazione di fase degli alogenuri indotta dall’illuminazione.
Un nuovo approccio
È qui che entra in gioco lo studio della City University di Hong Kong. Il team ha progettato nuovi mediatori redox a base di antrachinone in grado di sopprimere la segregazione degli alogenuri.
I risultati raggiunti parlano da soli. La cella solare in perovskite ad alogenuri misti del gruppo ha raggiunto un’efficienza di conversione di potenza del 19,58% e un’elevata tensione a circuito aperto di 1,35 V per unità da 1,81 eV. Ma soprattutto l’unità mantiene il 95% della sua efficienza iniziale dopo aver funzionato al suo punto di massima potenza per 500 ore.
Inserita in un’architettura a doppia giunzione con una cella fotovoltaica organica, ha portato in alto le prestazioni complessive.La pubblicazione su Nature Energy riporta un’efficienza del 25,22% (certificata 24,27%) e una stabilità operativa a lungo termine superiore alle 500 ore continue a circa 45°C e umidità relativa al 70-80%.
Prima linea pilota per le nuove celle solari efficienti e stampabili
Il dott. Wu Shengfan, membro chiave del team di ricerca e primo autore dell’articolo, ha affermato: “Siamo stati il primo team a proporre l’uso di metodi di sintesi chimica e redox per risolvere radicalmente il problema, garantendo efficacemente la stabilità delle celle solari in perovskite”.
Il prossimo passo? Tradurre la ricerca in applicazioni pratiche attraverso la start-up HKTech Solar Limited. La giovane società metterà in produzione le nuove celle solari efficienti e stampabili (entrambi i semiconduttori si prestano alla fabbricazione tramite stampa). Il gruppo prevede inoltre di allestire una linea di produzione pilota con una produzione annua di 25 MW a Hong Kong entro un anno e mezzo da oggi.