Le celle solari di Perovskite ottengono un aggiornamento
Gli scienziati della Rice University credono di aver superato un grande ostacolo impedendo alle celle solari a base di perovskite di raggiungere un uso corrente.
Attraverso l’uso strategico dell’elemento indio per sostituire parte del piombo nelle perovskiti, lo scienziato Jun Rice e i suoi colleghi della Brown School of Engineering affermano di essere in grado di progettare meglio i difetti nelle celle solari al piombo-ioduro che influisce sul gap di banda del composto, una proprietà fondamentale per l’efficienza delle celle solari.
Come vantaggio collaterale, le celle di nuova formulazione del laboratorio possono essere realizzate all’aria aperta e durare per mesi anziché giorni con un’efficienza di conversione solare leggermente superiore al 12%.
I risultati del team Rice vengono visualizzati in Materiali avanzati .
Le perovskiti sono cristalli con reticoli simili a cubi che sono noti per essere efficienti raccoglitori di luce, ma i materiali tendono ad essere stressati da luce, umidità e calore.
“Dal nostro punto di vista, questo è qualcosa di nuovo e penso che rappresenti un importante passo avanti”, ha detto. “Questo è diverso dai tradizionali perovskiti tradizionali di cui la gente parla da 10 anni: gli ibridi inorganici-organici che ti danno la massima efficienza finora registrata, circa il 25%. Ma il problema con quel tipo di materiale è la sua instabilità.
“Gli ingegneri stanno sviluppando strati di copertura e cose per proteggere quei materiali preziosi e sensibili dall’ambiente”, ha detto Lou. “Ma è difficile fare la differenza con i materiali intrinsecamente instabili stessi. Ecco perché abbiamo deciso di fare qualcosa di diverso. ”
Jia Liang, ricercatore post-dottorato di Rice e autore principale, ha sviluppato e testato celle solari perovskite di cesio inorganico, piombo e ioduro, le stesse cellule che tendono a guastarsi rapidamente a causa di difetti. Ma aggiungendo bromo e indio, i ricercatori sono stati in grado di eliminare i difetti nel materiale, aumentando l’efficienza sopra il 12% e la tensione a 1,20 volt.
Come bonus, il materiale si è dimostrato eccezionalmente stabile. Le cellule sono state preparate in condizioni ambientali, resistendo all’elevata umidità di Houston, e le cellule incapsulate sono rimaste stabili nell’aria per più di due mesi, molto meglio dei pochi giorni in cui sono durate le normali cellule di ioduro di piombo-cesio.
“La massima efficienza per questo materiale può essere di circa il 20% e, se riusciamo ad arrivarci, questo può essere un prodotto commerciale”, ha detto Liang. “Ha vantaggi rispetto alle celle solari a base di silicio perché la sintesi è molto economica, basata sulla soluzione e facile da scalare. Fondamentalmente, basta spargerlo su un substrato, lasciarlo asciugare e hai la tua cella solare. ”
Co-autori dell’articolo sono Xiao Han della Northwestern Polytechnical University, Cina; Ji-Hui Yang dell’Università Fudan, Shanghai; e studenti laureati Boyu Zhang, Qiyi Fang, Meredith Ogle, ricercatore post dottorato Jing Zhang, visitatore accademico Qing Ai, specialista di ricerca Tanguy Terlier e Angel Martí, professore associato di chimica, bioingegneria, scienze dei materiali e nanoingegneria. Lou è professore di scienza dei materiali e nanoingegneria e di chimica.
La ricerca è stata sostenuta dalla Fellowship post-dottorato in nanotecnologia di Peter M. e Ruth L. Nicholas, la Welch Foundation, il China Scholarship Council e la National Science Foundation.
