Le perovskiti sono materiali che hanno attirato molta attenzione nella ricerca sulle celle solari grazie alle proprietà optoelettroniche che li rendono ideali per convertire la luce solare in energia elettrica. Queste proprietà includono una buona capacità di assorbire la luce, un’elevata efficienza di conversione dell’energia e la possibilità di produrle a costi relativamente bassi. Queste celle sono ancora in fase di sviluppo e non sono ancora ampiamente utilizzate sul mercato, ma si stanno progressivamente avvicinando alla produzione di massa.
Quali sono le conseguenze della polarizzazione inversa per le celle solari in perovskite?
Le celle solari in perovskite offrono vantaggi significativi rispetto alle celle solari tradizionali, come quelle a base di silicio. Tuttavia, un problema critico emerso è che in condizioni di “polarizzazione inversa” le loro prestazioni tendono a deteriorarsi rapidamente. Questo fenomeno, spiega Tech Xplore, si verifica quando una parte del pannello solare riceve meno luce, ad esempio a causa di un’ombreggiatura temporanea, generando tensioni che possono danneggiare le celle e comprometterne l’efficienza.
In un pannello solare, le celle sono spesso collegate in serie, il che significa che la corrente passa attraverso tutte le celle una dopo l’altra. Se una cella fotovoltaica è in ombra, produce ovviamente meno energia rispetto alle altre. Le altre unità, ancora illuminate, cercano di forzare la corrente attraverso quella ombreggiata, causando una tensione inversa. Tale effetto può danneggiare o degradare quest’ultima, riducendo l’efficienza complessiva del modulo
Perovskiti più resistenti: la rivoluzionaria scoperta sulla polarizzazione inversa
Un team di Ricercatori dell’Università di Washington, dell’Università del Colorado (UC) Boulder, della Rice University e dell’Università di Oxford ha collaborato per affrontare il problema della polarizzazione inversa nelle celle solari a perovskite, sviluppando una nuova strategia per rendere queste celle più resistenti sotto condizioni di alta polarizzazione inversa.
La loro soluzione propone una nuova architettura per le celle solari a base di perovskite. Questa architettura comprende due innovazioni principali: uno strato speciale che migliora il trasporto delle lacune, e un elettrodo progettato per essere particolarmente resistente alle reazioni chimiche dannose che si verificano durante la polarizzazione inversa. Questa nuova configurazione aiuta a mantenere la stabilità delle celle solari anche in condizioni difficili.
Miglioramenti nelle celle solari in perovskite: aumenta la tensione di rottura e riduzione dei diodi di bypass
I ricercatori hanno applicato due miglioramenti specifici: uno strato molto sottile (circa 35 nanometri) di un materiale polimerico che facilita il movimento delle cariche positive e un elettrodo posteriore che è chimicamente più stabile. Questi cambiamenti hanno portato a una maggiore capacità delle celle di sopportare tensioni elevate (fino a -15 volt) prima di degradarsi, un risultato comparabile a quello ottenuto con le tradizionali celle solari in silicio.
L’aumento della tensione di rottura delle celle solari in perovskite ha un impatto diretto sulla necessità di diodi di bypass nei pannelli solari. Questi diodi sono utilizzati per proteggere le celle che si trovano in condizioni di ombra parziale. Riducendo il numero di diodi necessari, grazie alla maggiore robustezza delle celle, si semplifica la progettazione dei moduli fotovoltaici e si migliora l’efficienza complessiva. Questo approccio, già dimostrato efficace nei pannelli solari al silicio, ora può essere applicato anche ai pannelli in perovskite, rappresentando un ulteriore passo avanti per questa tecnologia. la ricerca è stata pubblicata su Nature Energy (2024).
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