Un team internazionale di ricercatori guidato dall’Università cinese di Nanchino ha realizzato una cella solare tandem interamente in perovskite da 1,05 cm2 con un’efficienza del 28,2%.
“Ci siamo concentrati sul problema di degradazione delle prestazioni mostrato dalle celle solari tandem interamente in perovskite durante il processo di ridimensionamento da 0,05 cm2 a 1 cm2. Pertanto, la nostra sfida è come fabbricare dispositivi tandem in perovskite ad alta efficienza e di ampia area. Riteniamo di dover prima concentrarci sui problemi di interfaccia nelle celle solari a giunzione singola in perovskite a banda larga”, ha detto a pv magazine Yurui Wang, il primo autore della ricerca .
Il team ha notato che l’efficienza certificata è un record per celle tandem all-perovskite di queste dimensioni. La ricerca appare in ” Homogenized contact in all-perovskite tandems using tailored 2D perovskit e”, pubblicato su Nature.
Il team ha affrontato le perdite di interfaccia nello strato di trasporto elettronico (ETL) del fullerene buckminster (C60) della cella perovskite a banda larga superiore. “Abbiamo scoperto che la deposizione di C60 può causare un deterioramento nell’uniformità del dispositivo, anche se abbiamo scoperto modelli simili nei primi articoli pubblicati, questi fenomeni non hanno ricevuto sufficiente attenzione”, ha spiegato Wang.
La strategia di omogeneizzazione dell’interfaccia prevedeva l’applicazione di una miscela di 4-fluorofenetilammina (F-PEA) e 4-trifluorometil-fenilammonio (CF3-PA) per creare uno strato bidimensionale (2D) che riduceva le perdite di contatto e aumentava l’omogeneità, con il CF3-PA che migliorava l’estrazione e il trasporto della carica.
Il risultato è stata una cella superiore con una tensione a circuito aperto di 1,35 V, un’efficienza del 20,5% e un bandgap energetico di 1,77 eV su scala cm2. Il team l’ha impilata con una sottocella in perovskite a bandgap stretto per creare una cella tandem interamente in perovskite da 1,05 cm2 con un’efficienza certificata del 28,2%. Entrambi i risultati sono stati certificati dai Japan Electrical Safety and Environment Technology Laboratories (JET).
Il gruppo ha concluso che il lavoro “mette in luce l’importanza di trattare il contatto superiore perovskite/ETL per l’upscaling delle celle solari perovskite”.
Secondo Wang, si prevede che la tecnologia verrà ulteriormente sviluppata da Renshine Solar , una startup fondata dall’autore corrispondente Hairen Tan.
“Continueremo a prestare attenzione alle questioni scientifiche nei dispositivi fotovoltaici, a sviluppare il processo di preparazione scalabile per celle solari tandem interamente in perovskite e a compiere sforzi continui per promuovere la commercializzazione di questa tecnologia”, ha affermato Wang, riferendosi alla futura direzione del lavoro del gruppo. “Il nostro obiettivo finale sarà quello di ottenere maggiore efficienza, area più ampia, maggiore stabilità e costi inferiori sui dispositivi tandem”.
Il gruppo di ricerca è stato formato da accademici dell’Università di Nanchino, Renshine Solar, dell’Università di Jilin e dell’Accademia cinese delle scienze, nonché da scienziati dell’Università di Cambridge nel Regno Unito, dell’Università di Victoria in Canada e dell’Università nazionale australiana.
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