Col “trucco” della deformazione i pannelli solari diventano iper-efficienti

Roma – Utilizzando il “trucco” della deformazione reticolare un team di ricerca guidato dall’ Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne ha stabilizzato il rubidio (Rb) nelle celle dei pannelli solari in perovskite, migliorandone considerevolmente l’efficienza. E’ quanto emerge da un nuovo studio pubblicato su Science. Le celle solari in perovskite (PSC) hanno cambiato le regole del gioco del settore dell’energia solare, offrendo rapidi miglioramenti in termini di efficienza e potenziale per una produzione a basso costo. Tuttavia, soffrono ancora di perdite di energia e problemi di stabilità operativa. Le celle solari in perovskite, in particolare quelle utilizzate in configurazioni tandem, si basano su materiali a banda larga (WBG) , semiconduttori che assorbono la luce ad alta energia (“più blu”) lasciando passare la luce a bassa energia (più rossa), per massimizzare l’efficienza. Tuttavia, le formulazioni in perovskite a banda larga soffrono spesso di segregazione di fase , in cui diversi componenti si separano nel tempo, il che causa un calo delle prestazioni. Una soluzione è quella di aggiungere rubidio (Rb) per stabilizzare i materiali WBG, ma c’è un problema: Rb tende a formare fasi secondarie indesiderate , il che riduce la sua efficacia nella stabilizzazione della struttura perovskite. Gli autori del nuovo studio hanno utilizzato la deformazione reticolare del film di perovskite, per incorporare ioni Rb nella struttura, il che ha impedito la segregazione di fase indesiderata. Questo nuovo approccio non solo stabilizza il materiale WBG, ma ne migliora anche l’efficienza energetica riducendo al minimo la ricombinazione non radiativa, un colpevole chiave della perdita di energia. I ricercatori hanno utilizzato la deformazione reticolare, una distorsione controllata nella struttura atomica, per mantenere Rb bloccato nel reticolo perovskite. Lo hanno fatto regolando finemente la composizione chimica e regolando con precisione il processo di riscaldamento e raffreddamento. Il riscaldamento rapido seguito dal raffreddamento controllato ha indotto la deformazione, impedendo a Rb di formare fasi secondarie indesiderate e assicurando che rimanesse integrato nella struttura. La nuova composizione di perovskite, potenziata con Rb stabilizzato da deformazione, ha raggiunto una tensione a circuito aperto di 1,30 V, un impressionante 93,5 per cento del suo limite teorico. Ciò rappresenta una delle perdite di energia più basse mai registrate nelle perovskiti WBG. Inoltre, il materiale modificato ha mostrato una resa quantica di fotoluminescenza migliorata (PLQY), indicando che la luce solare veniva convertita in elettricità in modo più efficiente. (30Science.com)