Nuovi progressi per le celle solari in perovskite
(Rinnovabili.it) – Pochi atomi di neodimio e le celle solari in perovskite possono non solo aumentare l’efficienza di conversione ma anche resistere meglio a calore e luce. Lo hanno scoperto un gruppo di ingegneri, guidati dall’Università della California (UCLA) e alla ricerca di un nuovo modo per abbassare i costi produttivi del fotovoltaico. Il lavoro si è focalizzato sulle perovskiti ad alogenuri, classe di materiali facilmente sintetizzabili, più economici del silicio e dalle ottime proprietà optoelettroniche.
Tuttavia il tallone d’Achille delle perovskiti è proprio la loro alta sensibilità ai raggi solari, in grado di degradare le prestazioni della cella. Nella nuova ricerca internazionale, il team guidato dall’UCLA ha sviluppato un modo per creare celle solari in perovskite stabili e durature. Come? Aggiungendo alla struttura molecolare alcuni atomi carichi di neodimio, materiale comunemente usato in microfoni, altoparlanti e laser.
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Per capirne l’utilità è necessario fare qualche passo indietro. La capacità della perovskite ad alogenuri di convertire la luce in elettricità è dovuta al modo in cui le sue molecole formano una griglia ripetuta di cubi. Questa struttura è tenuta insieme da legami tra ioni con cariche opposte. Ma luce e calore tendono a rompere tali legami lasciando liberi gli ioni negativi che a loro volta danneggiano l’architettura cristallina. E nel tempo degradano le proprietà fotovoltaiche. Gli ioni di neodimio hanno le dimensioni giuste per annidarsi all’interno dei cristalli cubici di perovskite e le cariche positive che portano con sé dovrebbero poter aiutare a mantenere in posizione gli ioni caricati negativamente.
Il gruppo ha aggiunto circa otto ioni di neodimio per ogni 10.000 molecole di perovskite, testandone le prestazioni all’interno di celle solari. Lavorando alla massima potenza ed esposta a luce continua per più di 1.000 ore, ogni unità ha saputo mantenere circa il 93% della sua efficienza iniziale. Gli ingenti hanno anche riscaldato le celle solari in perovskite a circa 82°C, dimostrando che con l’aggiunta di neodimio i dispositivi potessero mantenere l’86% dell’efficienza iniziale anche dopo oltre 2.000 ore. I risultati dello studio sono stati pubblicati su Nature Materials (testo in inglese).