Una nuova cella fotovoltaica flessibile bifacciale arriva al 27% di efficienza

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Ricercatori indiani hanno proposto una nuova struttura di cella bifacciale senza strato di trasporto degli elettroni (ETL) per dispositivi flessibili. Hanno ottimizzato questa cella utilizzando il software di simulazione SCAPS-1D, selezionando la combinazione più efficace di elettrodo trasparente anteriore (FTE), strato di trasporto dei fori (HTL) ed elettrodo trasparente posteriore (RTE).

La nuova struttura ha raggiunto un’efficienza di conversione di potenza (PCE) superiore al 27%.

“Le celle solari di perovskite (PSC) senza ETL sono i dispositivi più promettenti e accettabili per lo sviluppo di PSC flessibili, grazie alla lavorazione a bassa temperatura, alla configurazione più semplice e all’eliminazione di percorsi di preparazione complessi, che riducono l’energia e il tempo”, hanno dichiarato i ricercatori. “Possono essere facilmente lavorati con metodo roll-to-roll, rivestimento a spruzzo, stampa a getto d’inchiostro e possono essere incapsulati con strati flessibili a basso costo”.

Gli scienziati sono partiti da una struttura di riferimento costituita da uno strato FTE di PFTO; uno strato di difetti interfacciali (IDL)1; uno strato di perovskite (FA0,75MA0. 25PbI2,5Br0,5); IDL2; strato HTL di Spiro-OMeTAD; IDL3; e uno strato RTE di Cu/Cu2O (PFTO/IDL1/FA0,75MA0,25PbI2,5Br0,5/IDL2/Spiro-OMeTAD/IDL3/Cu/Cu2O). Lo spessore dello strato di perovskite è stato fissato a 600 nm.

“Dopo aver selezionato un FTE adatto, abbiamo osservato che il valore più basso dell’offset della banda di conduzione (CBO) all’interfaccia FTE/perovskite migliora le prestazioni del dispositivo grazie alla struttura a potenziale simile a un pozzo”, ha spiegato il gruppo. CuI e CuSCN mostrano un allineamento di banda superiore con lo strato assorbente di perovskite rispetto ad altri HTL, con conseguente miglioramento delle prestazioni del dispositivo”. L’affinità elettronica dell’RTE gioca un ruolo cruciale nell’allineamento delle bande all’interfaccia RTE/HTL e, di conseguenza, nelle prestazioni del dispositivo”.

Dopo aver messo a punto la cella campione, il gruppo ha studiato il bandgap e lo spessore.

“La PCE del dispositivo aumenta fino a un bandgap ottimizzato di 1,4 eV, raggiungendo una PCE del 24,65% (illuminazione anteriore) e del 25,48% (illuminazione posteriore). Oltre questo bandgap, il PCE inizia a diminuire”, hanno mostrato i risultati. “Dopo aver ottimizzato lo spessore dello strato assorbente (800 nm) con una densità di difetti di 1,0 × 10^14 cm-3, la PCE migliora al 26,88% e al 27,35%”.

I risultati sono stati presentati in “Performance optimization of ETL-free bifacial perovskite solar cells for flexible devices: A simulation study”, pubblicato di recente su Next Energy. Il team comprendeva ricercatori del National Institute of Technology indiano e dell’Indian Institute of Technology.

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