Da una ricerca internazionale un nuovo approccio per diminuire la ricombinazione tra elettroni e lacune senza trattamenti chimici
Fotovoltaico in perovskite, il trucco dello “specchio” che inganna la ricombinazione
(Rinnovabili.it) – Nuovi substrati metallici al posto del classico vetro per aumentare l’efficienza del fotovoltaico in perovskite di quasi tre volte. È l’obiettivo raggiunto da uno studio guidato da Chunlei Guo , professore di ottica all’Università di Rochester. Guo e colleghi hanno scelto un approccio fisico per migliorare la conversione luminosa in elettricità approfittando del know how maturato nel campo dei metalli complessi.
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Nel dettaglio lo studio ha trovato un modo per diminuire in maniera sostanziosa la ricombinazione tra elettroni e lacune all’interno della cella senza impiegare trattamenti chimici. Quello della ricombinazione è un fenomeno “naturale”. Tutti i materiali fotovoltaici – perovskiti comprese – generano elettricità consentendo alla luce solare di eccitare i propri elettroni e liberarli dagli atomi di origine per generare una corrente elettrica. Ma a volte gli elettroni ricadono nelle “lacune” che hanno lasciato (ricombinazione), riducendo la corrente complessiva e quindi l’efficienza del materiale.
Il team di Guo ha dimostrato che tale ricombinazione potrebbe essere sostanzialmente prevenuta combinando un film in perovskite con uno strato di metallo o un substrato metamateriale costituito da strati alternati di argento, un metallo nobile, e ossido di alluminio, un dielettrico. Gli scienziati affermano che così facendo si crea una sorta di specchio che produce immagini invertite delle coppie elettrone-lacuna, riducendo fino al 50% la probabilità che gli elettroni si ricombinino.
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“Nessun altro è arrivato a questa osservazione nelle perovskiti”, ha affermato Guo. “All’improvviso, possiamo mettere una piattaforma metallica sotto il materiale, cambiando completamente l’interazione degli elettroni all’interno”. Il lavoro ha mostrato di aumentare l’efficienza di conversione della luce nel fotovoltaico in perovskite del 250 per cento. I risultati sono riportati in Nature Photonics (testo in inglese).
