Un team internazionale di ricercatori ha sviluppato una cella solare tandem interamente in perovskite, ottenendo un'efficienza certificata del 28,2% su una superficie di 1,05 cm², il valore più alto mai registrato per dispositivi di queste dimensioni. La ricerca, condotta dall'Università di Nanchino in collaborazione con istituzioni accademiche di tutto il mondo, è stata pubblicata sulla prestigiosa rivista Nature.
Innovazione e sfida: migliorare l'efficienza su larga scala
Uno degli ostacoli principali nello sviluppo delle celle solari tandem in perovskite è la perdita di efficienza durante il processo di ridimensionamento da piccoli dispositivi di laboratorio (0,05 cm²) a superfici più ampie (1 cm²). Il team ha identificato e affrontato le perdite di interfaccia nel livello di trasporto elettronico (ETL) della cella superiore, causate dalla deposizione del fullerene buckminster (C60).
Un approccio innovativo per ridurre le perdite di contatto
Per migliorare l’efficienza e la stabilità del dispositivo, i ricercatori hanno implementato una strategia di omogeneizzazione dell’interfaccia, basata sull’applicazione di una miscela di 4-fluorofenetilammina (F-PEA) e 4-trifluorometil-fenilammonio (CF3-PA). Questo trattamento ha permesso di creare uno strato bidimensionale (2D) in grado di ridurre le perdite di contatto e migliorare l'estrazione e il trasporto della carica.
Grazie a questa innovazione, la cella superiore ha raggiunto una tensione a circuito aperto di 1,35 V, un’efficienza del 20,5% e un bandgap energetico di 1,77 eV. Successivamente, questa è stata combinata con una sottocella a bandgap più stretto, dando vita a una cella tandem con un’efficienza certificata del 28,2%. I risultati sono stati convalidati dai Japan Electrical Safety and Environment Technology Laboratories (JET).
Verso la commercializzazione della tecnologia
Lo studio evidenzia l'importanza dell'ottimizzazione del contatto superiore per l’upscaling delle celle solari in perovskite. La tecnologia sviluppata sarà ulteriormente perfezionata da Renshine Solar, una startup fondata dal coautore Hairen Tan.
"Continueremo a concentrarci sulle questioni scientifiche legate ai dispositivi fotovoltaici e a sviluppare processi di fabbricazione scalabili per le celle tandem in perovskite", ha affermato Wang. "Il nostro obiettivo è ottenere maggiore efficienza, superfici più ampie, maggiore stabilità e costi inferiori, accelerando così la commercializzazione di questa tecnologia".
Un progetto di respiro internazionale
Il team di ricerca coinvolge esperti dell’Università di Nanchino, Renshine Solar, l’Università di Jilin, l’Accademia cinese delle scienze e prestigiose istituzioni internazionali come l’Università di Cambridge (Regno Unito), l’Università di Victoria (Canada) e l’Università Nazionale Australiana.
L'innovazione rappresenta un importante passo avanti nel settore del fotovoltaico, avvicinando sempre più le celle solari in perovskite alla produzione su larga scala e alla loro futura integrazione nel mercato dell'energia rinnovabile.
