Record mondiale di efficienza per le celle solari a tripla giunzione perovskite

Un team guidato dall'Università di Sydney ha stabilito un nuovo record mondiale di efficienza per celle solari a tripla giunzione perovskite-perovskite-silicio, segnando un passo decisivo verso una generazione più stabile ed efficiente di energia rinnovabile.

Coordinata dalla professoressa Anita Ho-Baillie, presidente della cattedra John Hooke di Nanoscienze e membro del Sydney Nano Institute, la ricerca rappresenta un importante traguardo nel superamento delle principali barriere che finora hanno limitato la scalabilità delle celle in perovskite.

Il gruppo ha realizzato un dispositivo da 16 cm² che ha raggiunto un'efficienza certificata del 23,3%, la più alta mai registrata per una cella di grandi dimensioni di questo tipo. Su scala ridotta, una cella da 1 cm² ha toccato un nuovo record del 27,06%, mantenendo al contempo una straordinaria stabilità termica.

Quest'ultima ha superato il severo test IEC Thermal Cycling, resistendo a 200 cicli di variazioni di temperatura tra -40 °C e 85 °C, conservando il 95% dell'efficienza dopo oltre 400 ore di funzionamento continuo alla luce.

Celle solari a tripla giunzione: tre semiconduttori interconnessi

Le celle solari a tripla giunzione combinano tre semiconduttori interconnessi, ciascuno capace di assorbire una porzione distinta dello spettro solare, massimizzando così la conversione dell'energia luminosa in elettricità.

Il team ha ottenuto questi risultati riprogettando la chimica della perovskite: il tradizionale e instabile metilammonio è stato sostituito con il rubidio, rendendo la struttura cristallina più resistente ai difetti e alla degradazione. Inoltre, la sostituzione del fluoruro di litio con il dicloruro di piperazinia ha migliorato la stabilità superficiale. Un'altra innovazione chiave riguarda l'uso dell'oro su scala nanometrica per connettere le due giunzioni di perovskite.

Attraverso l'impiego della microscopia elettronica a trasmissione avanzata, i ricercatori hanno scoperto che l'oro non forma un film continuo, ma nanoparticelle che, se distribuite correttamente, aumentano la conduzione elettrica e l'assorbimento della luce. Secondo la professoressa Ho-Baillie, queste scoperte dimostrano che le celle in perovskite di grandi dimensioni e ad alta efficienza non solo sono possibili, ma anche affidabili e scalabili.