Ricercatori dell’Università di Potsdam in Germania e dell’Accademia delle Scienze cinese affermano di aver raggiunto un’efficienza di conversione di potenza da record, pari al 25,7%, per una cella solare tandem basata su una cella inferiore in perovskite a banda larga e un dispositivo superiore organico a banda stretta.
Gli scienziati hanno sottolineato che l’utilizzo di una cella organica come dispositivo inferiore offre il vantaggio di una bassa impronta di carbonio rispetto alle tecnologie basate sul silicio cristallino o sul film sottile di rame, indio, gallio e selenio (CIGS), che richiedono alte temperature di lavorazione.
“Le celle solari perovskite e organiche sono entrambe lavorate a basse temperature”, ha dichiarato il gruppo di ricerca.
I ricercatori hanno sintetizzato una nuova cella solare organica che assorbe il rosso e l’infrarosso e che, secondo quanto riferito, estende l’assorbimento anche all’infrarosso. “Tuttavia, le celle solari tandem erano limitate dallo strato di perovskite, che mostra forti perdite di efficienza se regolato per assorbire solo le parti blu/verdi dello spettro solare”, hanno spiegato gli studiosi. “Per risolvere questo problema, abbiamo utilizzato un nuovo strato di passivazione applicato alla perovskite che riduce i difetti del materiale e migliora le prestazioni dell’intera cella”.
Gli scienziati hanno costruito la cella tandem con un substrato di vetro, uno strato di ricombinazione di ossido conduttivo trasparente (TCO) che integra un monostrato autoassemblato, un assorbitore di perovskite con un bandgap energetico di 1,88 eV, il nuovo strato di passivazione, uno strato di interconnessione (ICL), un assorbitore organico con un bandgap energetico di 1,27 eV, un PDINN, che è uno strato intermedio del catodo volto a migliorare l’interfaccia tra lo strato attivo e l’elettrodo superiore, e un elettrodo di argento (Ag).
Inoltre, i ricercatori hanno utilizzato il cicloesano 1,4-diammonio diioduro (CyDAI2) come passivatore di superficie. Questo composto contiene naturalmente due strutture isomeriche con gruppi di ammonio sullo stesso lato o su lati opposti dell’anello esanico e i due isomeri dimostrano comportamenti di interazione superficiale completamente diversi”, hanno spiegato i ricercatori, sottolineando che ciò contribuisce a ridurre il disallineamento di tensione a circuito aperto della cella di perovskite.
Testata in condizioni di illuminazione standard, la cella tandem ha raggiunto un’efficienza di conversione di potenza del 26,4% e un’efficienza certificata del 25,7%. Il risultato rappresenta attualmente un record mondiale per questa tecnologia cellulare.
Il nuovo concetto di cella è stato introdotto nell’articolo “Isomeric diammonium passivation for perovskite-organic tandem solar cells”, pubblicato su Nature.
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