Ispirandosi alla membrane cellulari un gruppo di scienziati ha sviluppato un nuovo metodo per creare celle solari in perovskite efficienti e resistenti all'umidità
Uno scudo di biomolecole grasse per il fv in perovskite
(Rinnovabili.it) – Il fotovoltaico in perovskite rappresenta a tutti gli effetti la nuova generazione dei dispositivi solari. Ma le prestazioni hanno ancora molta strada da fare. Uno dei problemi più sensibili di questa tecnologia è l’instabilità intrinseca nei confronti dell’umidità. In caso di pioggia o di elevate percentuali di vapore acqueo nell’atmosfera, infatti, le prestazioni delle celle solari a base di perovskiti tendono a degradarsi rapidamente. E tutti i tentativi di creare strati protettivi esterni hanno finora dovuto sacrificare l’efficienza, aumentando parallelamente i costi.
Per superare lo scoglio un gruppo di ingegneri della Pennsylvania State University ha chiesto aiuto a madre natura. Il team ha preso ispirazione delle membrane cellulari per mettere a punto un nuovo sistema di autoassemblaggio delle perovskiti in grado di fornire protezione naturale.
Fotovoltaico in perovskite stabile anche con la neve
Nel dettaglio gli scienziati hanno combinato nanoparticelle di perovskite con biomolecole lipidiche naturali di sintesi. Quest’ultime sono materiali grassi o cerosi prodotti anche dal nostro corpo (come ad esempio il colesterolo) che non dissolvono in acqua e che rappresentano ingredienti fondamentali delle membrane cellulari. Il gruppo le ha impiegate in emulsione con una soluzione non ionica di precursori per formare una struttura di perovskite a doppio strato 0D/3D. Con il nuovo metodo, le biomolecole lipidiche formano uno strato estremamente sottile attorno al semiconduttore, proteggendolo dagli agenti atmosferici e migliorandone la durata.
Secondo Yuchen Hou, uno degli autori della ricerca, il processo è più economico e più semplice rispetto ai metodi di fabbricazione convenzionali il fotovoltaico in silicio e produce comunque un materiale con buone proprietà elettriche. In altre parole l’approccio consente di fabbricare fotovoltaico in perovskite di grandi dimensioni senza sacrificare l’efficienza o la quantità di luce solare che le celle possono convertire in elettricità.
Prestazioni in aumento
Utilizzando tecniche di modellazione, gli scienziati hanno scoperto che l’interfaccia ha anche migliorato le proprietà elettroniche del materiale e ridotto i difetti superficiali.
Il team ha così creato celle solari da 64,5 cm quadrati, testandole sul campo in Pennsylvania da ottobre a febbraio. I dispositivi fv hanno mostrato un’efficienza costante superiore al 19% per più di 116 giorni di utilizzo continuo in condizioni meteorologiche naturali, comprese neve e umidità. Ciò è paragonabile all’efficienza delle celle solari in silicio commerciali ma i ricercatori hanno sottolineato che il loro approccio di fabbricazione è più semplice ed economico rispetto ai processi commerciali. la ricerca è stata pubblicata su Advanced Energy Materials (testo in inglese).
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