Un team internazionale di ricercatori ha compiuto progressi significativi nello sviluppo di celle solari a base di perovskite di stagno non tossiche. Queste sono considerate un'alternativa ecologica alle celle solari a base di perovskite al piombo, ma in precedenza erano significativamente meno efficienti. Ora, l'efficienza è stata notevolmente aumentata grazie all'utilizzo di un nuovo composto chimico chiamato fenotiazina (Th-2EPT).
I semiconduttori in perovskite sono un materiale promettente per le celle solari: sono estremamente sottili, flessibili, poco costosi da produrre e altamente efficienti. Tuttavia, due ostacoli ne ostacolano l'introduzione sul mercato su larga scala: la limitata stabilità a lungo termine e l'uso del piombo nelle varianti più potenti. Le celle solari in perovskite di stagno offrono un'alternativa non tossica con una stabilità potenzialmente maggiore e sono particolarmente adatte per celle solari a tandem o tripla giunzione. Tuttavia, la loro efficienza è stata finora significativamente inferiore a quella delle controparti contenenti piombo.
Nelle celle solari convenzionali in perovskite di stagno, lo strato di contatto inferiore è tipicamente fabbricato con PEDOT:PSS, un processo complesso che comporta perdite. I monostrati autoassemblati (SAM) sono stati in grado di sostituire questo strato nelle perovskiti di piombo, consentendo persino di raggiungere nuovi record di efficienza. Tuttavia, precedenti esperimenti con il composto SAM MeO-2PACz in perovskiti di stagno hanno prodotto risultati peggiori rispetto al PEDOT:PSS. Le analisi hanno mostrato che l'interfaccia tra MeO-2PACz e il reticolo perovskitico non era armonizzata in modo ottimale, con conseguenti significative perdite di energia. Il team di ricerca ha successivamente identificato la fenotiazina (Th-2EPT) come un composto SAM più adatto. Questo composto è stato sintetizzato presso l'Università Tecnologica di Kaunas in Lituania. Il Th-2EPT consente la formazione di film di perovskite con elevata cristallinità, sebbene con grani più piccoli, e riduce al minimo le perdite per ricombinazione all'interfaccia. Le celle solari con Th-2EPT hanno superato significativamente le prestazioni delle celle comparabili con PEDOT:PSS o MeO-2PACz, raggiungendo un'efficienza dell'8,2%. Grazie a una progettazione molecolare mirata, le prestazioni delle celle solari in perovskite di stagno sono state significativamente migliorate. I risultati forniscono la base per un'ulteriore ottimizzazione e aprono la strada allo sviluppo di celle solari tandem efficienti realizzate in perovskite di stagno puro. L'elevata qualità optoelettronica delle perovskiti coltivate su Th-2EPT segna un passo importante verso tecnologie solari sostenibili.
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