Sviluppati pannelli solari in perovskite lunga a durata

Roma – Pannelli solari in perovskite altamente efficienti, a basso costo e che allo stesso tempo riescano a durare a lungo: è quanto permette di realizzare un nuovo studio guidato dall’ Helmholtz-Zentrum Berlin für Materiali und Energie, pubblicato su Nature Reviews Materials. Le celle solari in perovskite sono altamente efficienti e hanno bassi costi di produzione. Tuttavia soffrono di una scarsa durata in condizioni ambientali reali. Gli autori della nuova ricerca, con in testa il Prof. Antonio Abate dell’ Helmholtz-Zentrum Berlin für Materiali und Energie, hanno esplorato gli effetti di più cicli termici sulle microstrutture e sulle interazioni tra i diversi strati delle celle solari in perovskite. Hanno concluso che lo stress termico è il fattore decisivo nella degradazione delle perovskiti ad alogenuri metallici. Sulla base di ciò, hanno ricavato le strategie più promettenti per aumentare la stabilità a lungo termine delle celle solari in perovskite. “Quando vengono utilizzati all’esterno, i moduli solari sono esposti alle intemperie e alle stagioni”, afferma Abate “Mentre l’incapsulamento può proteggere efficacemente le celle dall’umidità e dall’ossigeno atmosferico, sono comunque esposte a variazioni di temperatura piuttosto ampie, giorno e notte, e durante tutto l’anno. A seconda delle condizioni geografiche, le temperature all’interno delle celle solari possono variare da meno 40 gradi Celsius a più 100 gradi Celsius (nel deserto, ad esempio)”. Per simulare questa situazione, le celle solari in perovskite nello studio sono state esposte a differenze di temperatura molto estreme in diversi cicli: da meno 150 gradi Celsius a più 150 gradi Celsius, e poi ancora e ancora. I cicli di temperatura hanno causato stress termico, ovvero stress sia all’interno del film sottile di perovskite che tra i diversi strati adiacenti: “In una cella solare di perovskite, strati di materiali molto diversi devono essere in perfetto contatto; sfortunatamente, questi materiali hanno spesso comportamenti termici piuttosto diversi”, spiega Abate “Ad esempio, la plastica tende a restringersi quando riscaldata, mentre i materiali inorganici tendono a espandersi. Ciò significa che a ogni ciclo il contatto tra gli strati peggiora. Inoltre, sono state osservate anche transizioni di fase locali e diffusione di elementi negli strati adiacenti”. Da ciò, i team di ricerca hanno derivato una strategia per aumentare la stabilità a lungo termine delle celle solari in perovskite. Lo stress termico è la chiave. La cosa principale, quindi, è rendere le strutture in perovskite e gli strati adiacenti più stabili contro lo stress termico, ad esempio aumentando la qualità cristallina, ma anche utilizzando strati tampone adatti. (30Science.com)