Si avvicina il futuro della tecnologia solare a perovskite
Una delle principali sfide legate al fotovoltaico è la produzione di celle solari ad alte prestazioni che siano economiche, affidabili e sostenibili. Le perovskiti sono una classe di materiali semiconduttori molto promettenti che potrebbero consentire di produrre pannelli solari leggeri, flessibili e più economici. Le perovskiti sono studiate come tecnologia a sé stante, ma possono anche essere combinate con tecnologie tradizionali come il silicio. Tuttavia, sono necessari ulteriori studi per comprendere la formazione della perovskite a livello microscopico. Ed è qui che entra in gioco il progetto LOCAL-HEAT. Avviato nel settembre 2022, si propone di comprendere e controllare i processi di riscaldamento e cristallizzazione locale che si verificano durante la formazione del film sottile dei materiali di perovskite. L’obiettivo è rendere le celle solari di perovskite più efficienti e più stabili. «Il nostro obiettivo più ampio è far sì che la tecnologia della perovskite passi dai laboratori alle applicazioni reali su larga scala, rendendo l’energia pulita più accessibile e conveniente in tutto il mondo», spiega Michael Saliba, ricercatore principale del progetto e direttore dell’Istituto per il fotovoltaico dell’Università di Stoccarda (con una doppia affiliazione al Centro di ricerca di Juelich), che coordina il progetto. Uno dei risultati principali ottenuti finora da LOCAL-HEAT è stato il raggiungimento di una delle tensioni a circuito aperto più alte di sempre per una perovskite a larga banda, una misura di qualità importante. I partner del progetto hanno anche monitorato la formazione della perovskite in tempo reale, ricavando nuove informazioni sul processo di cristallizzazione e aiutando il gruppo di ricerca a identificare le condizioni ideali per la produzione di film di alta qualità. Un altro risultato raggiunto dall’équipe di ricerca di LOCAL-HEAT è l’introduzione di tecniche di lucidatura laser che migliorano la qualità della superficie dello strato di perovskite e aumentano le prestazioni del dispositivo. Infine, i ricercatori hanno sfruttato le conoscenze chimiche per usare solventi verdi in modo efficace, rendendo il processo di fabbricazione più ecologico.
All’orizzonte
Ora l’équipe di ricerca di LOCAL-HEAT sta studiando come la luce laser mirata possa essere utilizzata per modificare localmente le proprietà dei film di perovskite dopo la loro formazione. Questa soluzione potrebbe permettere di regolare finemente le prestazioni delle celle solari in modo controllato e scalabile. Allo stesso tempo, i ricercatori stanno applicando i loro strumenti in situ ad altre composizioni di perovskite e ad altre architetture di dispositivi, per ampliare l’applicabilità dei risultati della ricerca. Entro il 2027, il gruppo del progetto si attende di acquisire conoscenze approfondite della cristallizzazione della perovskite e del modo per controllare questi processi al fine di migliorare le prestazioni e la stabilità. «Tali conoscenze saranno fondamentali per sostenere la produzione su scala industriale, in particolare per i moduli solari di grande superficie basati su uno o più strati di perovskite», afferma Saliba. «I nostri sviluppi, tra cui i sistemi di solventi ecologici, gli strumenti diagnostici in situ e le modifiche superficiali tramite laser, offriranno una cassetta degli attrezzi completa sia per i ricercatori che per i produttori.» Mettendo in collegamento approfondimenti fondamentali e metodi scalabili, LOCAL-HEAT (Controlled Local Heating to Crystallize Solution-based Semiconductors for Next-Generation Solar Cells and Optoelectronics) si propone di accelerare non solo il progresso scientifico ma anche la commercializzazione delle tecnologie solari a base di perovskite di prossima generazione. Se desideri che il tuo progetto sia presentato nella rubrica «Progetto del mese» in un prossimo numero, inviaci un’e-mail a editorial@cordis.europa.eu presentando le tue motivazioni.