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Le celle solari in perovskite si avvicinano alla commercializzazione

Grazie a eccezionali efficienze di conversione dell’energia, superiori al 20 %, alla relativa facilità di fabbricazione e al basso costo, le celle solari in perovskite sono senza dubbio l’astro nascente nel campo del fotovoltaico. Grazie alla ricerca finanziata dall’UE, possono diventare maggiormente valide dal punto di vista commerciale.
Le celle solari in perovskite si avvicinano alla commercializzazione
La perovskite, un mix di molecole organiche ed elementi inorganici, viene utilizzata nelle celle solari per catturare la luce solare in maniera simile alle comuni celle in silicio, convertendo i raggi solari in energia elettrica.

Con un’impennata di circa il 20 % dell’efficienza solare, le celle in perovskite hanno galvanizzato molti scienziati in tutto il mondo in quanto alla comprensione della fisica alla base di questo materiale. I ricercatori belgi hanno recentemente raggiunto il record di efficienza dell’area attiva delle celle solari a pellicola sottile in perovskite, misurata su una superficie di apertura di 16 cm2.

Efficienze e stabilità elevate sono di primaria importanza per la commercializzazione di questa competitiva tecnologia a celle solari. In questo modo, gli sforzi futuri dovrebbero concentrarsi su aspetti più importanti della tecnologia. Alcuni aspetti chiave per quanto riguarda la composizione precisa di questo materiale ibrido e la sua morfologia alle micro e nanoscale di grandezza rimangono per la maggior parte in sospeso.

Nell’ambito del progetto PHOTON (Perovskite-based hybrid optoelectronics: Towards original nanotechnology), finanziato dall’UE, i ricercatori hanno sintetizzato nuovi materiali in perovskite e sviluppato tecniche analitiche per ottenere un’ulteriore comprensione delle proprietà relative al materiale. Inoltre, è stato sviluppato un sistema di misurazione a quattro sonde che rende possibile la precisa misurazione della conducibilità elettronica.

Le nuove nozioni apprese in quanto alla formazione delle pellicole sottili faciliteranno il corretto sviluppo di celle solari in perovskite ad alte prestazioni, oltre lo stato dell’arte. Avanzate tecniche di deposizione di film sottili come la deposizione laser pulsata permettono la formazione di pellicole lisce a livello atomico e il controllo su stechiometria e composizione del materiale. Una sofisticata strumentazione per il monitoraggio della crescita di film sottili in situ permette ai ricercatori di sondare accuratamente i processi che avvengono nella formazione di tali film sottili.

Un’altra sfida riguarda l’accrescimento di scala e l’ottimizzazione dei processi di deposizione per celle solari in perovskite riproducibili. L’incisione laser diretta rappresenta un metodo molto semplice per la produzione di sistemi micro/nano-strutturati altamente ordinati e funzionali partendo da una vasta gamma di materiali. Questo metodo altamente versatile consente la deposizione di materiali complessi in forma di liquidi, paste o solidi, con direzionalità laterale.

I ricercatori hanno utilizzato una tecnica versatile chiamata trasferimento in avanti indotto da laser, la quale permette di stampare ad alta risoluzione partendo da una grande varietà di materiali funzionali. La tecnica viene spesso applicata alle celle solari in silicio per la metallizzazione degli elettrodi d’argento. Il team ha fornito dettagli circa tutte le sfide di rivestimento protettivo relative ai microelettrodi di nanopaste d’argento, in relazione a strutture ruvide, e ha fornito nuovi approfondimenti sulle proprietà morfologiche ed elettroniche degli elettrodi d’argento depositati.

La ricerca del progetto PHOTON può portare a nuovi modelli di celle solari in perovskite i quali potrebbero superare le convenzionali tecnologie basate sul silicio e aumentare gli sforzi di commercializzazione.

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Keywords

Perovskite, celle solari, PHOTON, formazione di pellicole sottili, incisione laser diretta