Verso le nuove celle solari con perovskite

Verso le nuove celle solari con perovskite

Sulla rivista internazionale Advanced Energy Materials l’utilizzo di materiali innovativi nelle celle solari di nuova generazione basate su perovskite. Grazie al lavoro dei ricercatori IIT e dell’Università di Roma Tor Vergata, le nuove celle solari saranno più economiche, resistenti e più efficienti del 30%, accelerando così il loro ingresso sul mercato.

Ambiente.

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I ricercatori dei Graphene labs di IIT in collaborazione con il Polo Solare Organico “CHOSE” dell’Università di Roma Tor Vergata hanno recentemente pubblicato uno studio relativo all’ottimizzazione della nuova generazione di celle solari basati sull’utilizzo del perovskite. Grazie all’applicazione di uno strato sottilissimo di Bisolfuro di Molibdeno, realizzato nei laboratori IIT, le celle solari saranno più efficienti e stabili nel tempo, trasformando in energia pulita a basso costo una maggiore quantità di radiazione solare.

Lo studio, al quale è stato dato spazio sulla copertina della rivista scientifica internazionale Advanced Energy Materials, dimostra come un approccio combinato di più materiali per la realizzazione di celle solari di nuova generazione può essere vantaggioso sia dal punto di vista economico sia dell’efficienza energetica.

I ricercatori IIT sono riusciti a realizzare un inchiostro contenente sottilissimi “fiocchi” di Bisolfuro di Molibdeno che se inserito nel design della cella solare è in grado di garantire un aumento del 30% di efficienza energetica nel tempo rispetto alle celle convenzionali. Il Bisolfuro di Molibdeno è un materiale composto da più strati, in questa ricerca sono stati isolati fiocchi larghi tra i 200 e i 600 nanometri (miliardesimi di metro) e spessi soltanto 2 nanometri grazie alle tecniche sviluppate ai Graphene Labs dell’IIT, uno dei centri di riferimento del Progetto Europeo Flagship Graphene.

Il Bisolfuro di Molibdeno ottenuto in forma di inchiostro è applicabile mediante spray, o altre tecniche di deposizione utilizzate a livello industriale, su ogni superficie, rendendo questo materiale facilmente implementabile in filiere produttive già esistenti. In particolare, i ricercatori dell’Università di Roma “Tor Vergata” sono riusciti a depositare questi sottili strati all’interfaccia tra due materiali che costituiscono la cella solare a Perovskite. Si è dimostrato, inoltre, che questa tecnica è applicabile anche su superfici di grandi dimensioni. La facilità nell’applicazione del materiale e la versatilità rendono il Bisolfuro di Molibdeno un candidato ideale per entrare nella filiera produttiva delle celle solari di ultima generazione.

La Flagship Graphene sta investendo molto sulle tecnologie basate su grafene e cristalli multistrato sia per la produzione di energia pulita sia per il suo accumulo e stoccaggio” afferma Vittorio Pellegrini, Direttore dei Graphene Labs dell’IIT e Presidente del Comitato Esecutivo della Flagship Grafene e continua: ”Questo lavoro mostra il grande potenziale dei materiali multistrato nel campo delle celle fotovoltaiche organiche di nuova generazione basate sull’utilizzo della Perovskite”.

“Le celle solari basate sulla perovskite sono molto promettenti ma esistono ancora alcuni aspetti tecnici da chiarire prima del loro lancio sul mercato” racconta Francesco Bonaccorso, team leader dei Graphene Labs di IIT e autore dello studio “l’utilizzo di cristalli multistrato, ottenuti con le tecnologie sviluppate dai Graphene Labs, per ottimizzare il trasporto di carica elettrica fotogenerata alle interfacce dei vari componenti dei dispositivi, potrebbe accelerare i tempi per la commercializzazione di questo tipo di celle fotovoltaiche”, conclude Bonaccorso.

“I materiali 2D, come quelli utilizzati in questo ricerca”, spiega Aldo Di Carlo dell’Università di Roma “Tor Vergata”,  “permettono di rivoluzionare il modo con cui andiamo a controllare i processi di trasporto e ricombinazione alle interfacce tra i diversi strati che formano la cella solare.  Questa nuova strategia, chiamata Ingegneria delle Interfacce con materiali bidimensionali (2D materials Interface engineering), si sta rivelando vincente nel risolvere uno dei problemi piu’ critici che affligge le celle solari a perovskite: la loro stabilità”

La Perovskite è un semiconduttore cristallino che è in grado di offrire numerosi vantaggi rispetto alle tecnologie fotovoltaiche tradizionali tra i quali flessibilità, costo ed efficienza. Le ricerche in questo campo, infatti, si concentrano, principalmente su ottimizzazione della conversione energetica, durata e sulla riduzione dei costi, aspetti affrontati anche da altri gruppi di ricerca dell’Istituto Italiano di Tecnologia, (CNST – IIT di Milano) e nel mondo. Secondo il rapporto del World Economic Forum, il fotovoltaico basato su perovskite infatti risulta tra le 10 tecnologie emergenti del 2016. Nei prossimi 5-10 anni si potrebbe assistere alla reale diffusione di questa nuova tecnologia fotovoltaica su larga scala che potrebbe affiancare o sostituire l’attuale fotovoltaico a base Silicio.

Per approfondimenti:

Few-Layer MoS2 Flakes as Active Buffer Layer for Stable Perovskite Solar Cells

 

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