Proposta una nuova struttura a nido d'ape nanostampata in grado di ridurre al minimo le perdite di riflessione delle celle solari in perovskite
Dallo sputtering alla nanostampa
Anche il fotovoltaico in perovskite ha finalmente il suo strato antiriflesso integrato. Merito di un gruppo di ricercatori appartenenti all’Istituto Fraunhofer per l’energia solare ISE e alla Facoltà di fisica dell’Università di Varsavia.
Il team è riuscito un’impresa abbastanza fondamentale per il segmento e indispensabile per ottenere un’elevata efficienza di conversione. La sfida era riuscire a diminuire le normali perdite di riflessione, testurizzando la superficie frontale della cella. Si tratta di un processo facile e comune per il fotovoltaico in silicio: al fine di gestire correttamente la luce, l’industria incide la superficie delle celle con agenti chimici corrosivi. Il processo crea microscopici motivi piramidali che “intrappolano” i fotoni in un percorso ottico più lungo. La conseguenza? Lo strato testurizzato aumenta l’assorbimento luminoso (e quindi riduce la riflettanza), incrementando le prestazioni complessive.
Questo stesso approccio non può essere applicato al fotovoltaico in perovskite. I materiali di questo gruppo soffrono, infatti, di una spiccata sensibilità nei confronti degli agenti esterni. Basti pensare alla lunga lotta nei confronti dell’umidità, intrapresa dal segmento. Per migliorare l’assorbimento luminoso fino a ieri si prediligevano rivestimenti antiriflesso applicati in un secondo momento tramite vaporizzazione, metodo meno aggressivo ma nella pratica anche meno efficace.
Nuovo antiriflesso per il fotovoltaico in perovskite
Il nuovo studio condotto dal Fraunhofer ISE e dall’Università di Varsavia ha cambiato approccio. Come descritto sulla rivista scientifica Advanced Materials Interfaces (testo in inglese), gli scienziati hanno utilizzato la nanostampa per creare un’efficiente struttura antiriflesso con simmetria a nido d’ape sopra la cella solare in perovskite, senza danneggiarla. Questa tecnica consente la produzione di elementi in scala nanometrica su superfici molto grandi, come spiega Maciej Krajewski, ricercatore dell’ateneo polacco. E in questo modo garantisce la scalabilità nel processo.
I test condotti sul fotovoltaico in perovskite hanno dimostrato che lo strato antiriflesso nanostampato riduce la riflettanza dal 13,6% al 2,7%; il che aumenta la densità di corrente della cella di 2,1 mA/cm2, superando di 0,5 mA il risultato dei tradizionali rivestimenti antiriflesso. Il metodo risulta inoltre compatibile con le configurazioni tandem perovskite-silicio, nuovo traguardo della ricerca solare.
