Nuovo studio: più energia solare grazie a rivestimenti organici avanzati per celle tandem

RomeRicercatori hanno sviluppato un metodo per aumentare l'efficienza delle celle solari utilizzando un rivestimento organico speciale. Hanno ottimizzato celle solari realizzate in silicio e perovskite, il che potrebbe portare alla produzione di pannelli solari più efficaci ed economici.

Nei pannelli solari, la luce colpisce un semiconduttore e libera elettroni, creando buchi carichi positivamente. Queste cariche vengono raccolte come corrente elettrica. Le celle tandem utilizzano due tipi di semiconduttori per catturare un intervallo più ampio di luce solare, aumentando l'efficienza. La coppia principale è costituita dal silicio, che cattura la luce rossa e il vicino infrarosso, e dal perovskite, che raccoglie bene la luce visibile.

Punti Chiave:

• I wafer di silicio standard prodotti con il processo Czochralski sono più economici ma presentano microstrutture sulla superficie.
• I wafer microstrutturati catturano meglio la luce ma creano difetti quando rivestiti con perovskite.
• Un nuovo rivestimento organico con CF3-TEA liscia i difetti e migliora le proprietà elettroniche.
• Efficienza quasi del 31% raggiunta con questo rivestimento su celle solari tandem.

La nuova ricerca impiega wafer di silicio più economici realizzati attraverso il processo Czochralski, che presentano minuscole strutture piramidali. Queste strutture permettono una migliore assorbimento della luce poiché riflettono meno. Di solito, nei sistemi perovskite/silicio si usano wafer di silicio più costosi e lucidati.

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Queste superfici microstrutturate presentano un inconveniente. Quando sono rivestite con perovskite, spesso si formano difetti che riducono l'efficienza e la stabilità. Questi difetti ostacolano il movimento degli elettroni, causando perdita di energia attraverso processi non emessi dalla luce.

Il team di ricerca guidato dal Prof. Kai Yao ha trovato una soluzione. Utilizzano un metodo di rivestimento a spruzzo per applicare una speciale sostanza chimica chiamata CF3-TEA. Questo processo crea uno strato uniforme, anche su superfici piccole e irregolari. Le forti proprietà di questo rivestimento CF3-TEA riducono significativamente i problemi causati da imperfezioni superficiali.

Il rivestimento aiuta a ridurre la perdita di elettroni, consentendo un trasferimento più efficiente verso lo strato che cattura gli elettroni. Questa modifica con CF3-TEA ha permesso alle celle solari tandem perovskite/silicio di raggiungere quasi il 31% di efficienza e di mantenersi stabili nel tempo.

Questo nuovo progresso è entusiasmante perché consente l'uso di wafer di silicio più economici senza compromettere l'efficienza delle celle solari. Mantenere elevata efficienza e stabilità con materiali a basso costo potrebbe rappresentare un importante passo avanti per l'energia rinnovabile. Ciò potrebbe rendere l'energia solare più accessibile e promuoverne l'uso diffuso a livello mondiale.