Celle solari con efficienza superiore al 25% grazie alle perovskiti

Un gruppo di ricercatori della Scuola politecnica federale di Losanna (EPFL - École Polytechnique Fédérale de Lausanne) è riuscito ad compiere un passo avanti interessante nello sviluppo delle celle solari, raggiungendo un'efficienza di conversione dell'energia del 25,6%: il risultato è stato possibile utilizzando celle solari a base di perovskite opprtunamente modificata a livello chimico.

Le perovskiti sono composti ibridi che possono essere ottenuti da alogenuri metallici e costituenti organiche. Si tratta di composti che hanno proprietà strutturali ed elettroniche piuttosto interessanti e che hanno consentito loro di guadagnarsi l'attenzione del mondo della ricerca in particolar modo per applicazioni che hanno a che fare con la luce: oltre alle celle solari le perovskiti vengono indagate per la realizzazione di LED, laser e fotorilevatori.

Per quanto riguarda il campo dei pannelli solari, le perovskiti ad alogenuri metallici rappresentano una promessa interessante per quanto riguarda il fotovoltaico a film sottile. In particolare, in questa classe di composti, è il triioduro di piombo e dormamidinio (FAPbI₃) ad aver mostrato le proprietà più incoraggianti per la costruzione di celle solari efficienti e stabili. Partendo da questo composto i ricercatori hanno quindi lavorato allo scopo di migliorarne prestazioni e stabilità.

A tal scopo i ricercatori hanno aggiunto il formiato di anione pseudo-alogenuro (HCOO−) alla composizione chimica del FAPbI₃, ottenendo una riduzione dei difetti che normalmente si verifica sulla superficie delle pellicole in perovskite e sui bordi dei grani, e migliorando la struttura cristallina delle pellicole realizzate con tale composto. Questa modifica ha permesso di ottenere celle solari con una efficienza di conversione fino al 25,6% e una stabilità operativa di almeno 450 ore, laddove le migliori celle solari in silicio riescono a toccare un'efficienza del 18%.

"I risultati offrono un percorso immediato per eliminare i difetti reticolari più frequenti e dannosi presenti nelle perovskiti ad alogenuri metallici, mettendo a disposizione una facile accessibilità a pellicole che possono essere processate in soluzione con prestazioni optoelettroniche migliorate" spiegano i ricercatori.