Aumentata la densità di elettroni e il trasporto di carica nelle nuove celle solari
(Rinnovabili.it) – Un pizzico di peperoncino può migliorare il sapore di molte pietanze e, con grande probabilità, anche l’efficienza delle nuove celle solari. A scoprirlo è stato un gruppo di scienziati provenienti da Cina e Svezia, al lavoro sul fotovoltaico in perovskite. Il team ha impiegato la capsaicina – composto chimico irritante presente nei peperoncini piccanti – per correggere alcuni difetti interni ed ottenere un’aumento della resa.
Le perovskiti artificiali si sono rapidamente affermate come il semiconduttore più promettente per le nuove celle solari. La loro efficienza è migliorata in maniera esponenziale, passando da meno 4% del 2009 a valori superiori al 20% nel 2019. E in tandem con il silicio è ad un soffio dal traguardo del 30%.
Leggi anche Celle solari Si-perovskite, a 0,48 punti dal 30% d’efficienza
Una delle classi più promettenti sono le perovskiti agli alogenuri metallici. Sia le materie prime utilizzate che i possibili metodi di fabbricazione sono a basso costo. Inoltre il loro alto coefficiente di assorbimento consente di realizzare pellicole ultrasottili di circa 500 nm capaci di assorbire un’ampia parte dello spettro solare visibile. Queste caratteristiche combinate danno la possibilità di creare moduli solari economici, ad alta efficienza, sottili, leggeri e flessibili. Tuttavia non sono esenti da problemi, come ad esempio la ricombinazione non radiativa.
Un fotovoltaico “piccante”
La presenza di difetti nella struttura cristallina delle perovskiti può interferire con il passaggio degli elettroni costituendo una sorta di centri di ricombinazione. L’energia prodotta in questo processo viene convertita in calore e trasferita in forma non radiativa tramite fononi. La conseguenza diretta è una riduzione della produzione elettrica. Il team stava cercando un additivo naturale che potesse aiutare le nuove celle solari a superare questo problema. Il principio attivo del peperoncino ha offerto finora i migliori risultati.
I ricercatori hanno aggiunto solo lo 0,1% in peso di capsaicina al precursore della perovskite, il triioduro di metilammonio (MAPbI3). Le unità così realizzate hanno mostrato un’efficienza di conversione dell’energia del 21,88%, rispetto al 19,1% dei dispositivi di controllo. Anche la loro stabilità è migliorata, continuando a funzionare a oltre il 90% dell’efficienza originale dopo 800 ore. Ad un esame più attento, il gruppo ha scoperto che questo additivo naturale ha aumentato il trasporto di carica riducendo la densità dei difetti nella pellicola di perovskite e creando una migliore interfaccia tra i diversi strati di semiconduttori. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Joule (testo in inglese).