Un nuovo materiale di interfaccia migliora il trasporto delle cariche nelle celle solari tandem
(Rinnovabili.it) – Quando si parla di celle solari tandem il primo pensiero va a l’accoppiata silicio-perovskite e ai record raggiunti in questi anni da questo mix. Un approccio che ha permesso al fotovoltaico di superare finalmente il 30% di efficienza di conversione senza l’impiego di sistemi ottici e di concentrazione.
Nonostante ad oggi questa ricetta sia una delle migliori in termini di risultati raggiunti, c’è chi sta cercando di rimpiazzare definitivamente il silicio. É il caso di una nuova ricerca condotta da alcuni ingegneri appartenenti all’Università di Toronto, alla Northwestern University e all’Università di Toledo. In gruppo ha creato un cella solare tandem monolitica (un unico “blocco” in cui le diverse unità solari vengono fatte crescere l’una sull’altea) usando solo perovskiti. Perché? Perché al contrario del silicio, questi ossidi sintetici possono essere sintonizzati sulle lunghezze d’onda da assorbire, “semplicemente” regolando il loro spessore e la loro composizione chimica. Non solo. Tutto il processo produttivo è molto più semplice e può fare affidamento su tecniche industriali consolidate e a basso costo, come il rivestimento per rotazione.
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Come riportato nell’articolo su Nature (testo in inglese), il gruppo di scienziati ha impiegato due diversi strati di perovskiti, ciascuno sintonizzato su una parte diversa dello spettro. “Nella nostra cella solare tandem, lo strato superiore di perovskite ha una banda proibita più ampia, che assorbe bene l’ultravioletto e un po’ di luce visibile“, spiega Chongwen Li, ricercatore e coautore della pubblicazione. “Lo strato inferiore ha una banda proibita ristretta, che è sintonizzata maggiormente verso la parte infrarossa dello spettro. Tra i due, copriamo più spettro solare di quanto sarebbe possibile con il silicio”.
Ma l’innovazione chiave del lavoro sta nell’aver inserito un nuovo e sottilissimo rivestimento tra la perovskite e lo strato di trasporto degli elettroni. Il materiale ha migliorato lo spostamento delle cariche inibendo la ricombinazione fra elettroni e rispettive lacune. Il risultato? Il prototipo del team ha prodotto una tensione a circuito aperto di 2,19 elettronvolt, valore che rappresenta un record per le celle solari tandem interamente in perovskite. Raggiungendo un’efficienza di conversione del 27,4%, anche se la certificazione indipendente del National Renewable Energy Laboratory in Colorado, ha registrato un 26,3%.
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