Dall’Olanda una soluzione per ridurre l’instabilità delle celle solari in perovskite

Le celle solari in perovskite sono economiche, facili da produrre ed efficienti quasi quanto quelle tradizionali realizzate con il silicio, e come esse sfruttano la luce del sole per generare elettricità; il problema è che nelle celle solari in perovskite la luce solare, con il passare del tempo, può danneggiare la qualità delle celle stesse, fino a limitarne gravemente l’efficienza e la stabilità.

Recentemente un gruppo di ricercatori della Eindhoven University of Technology, in Olanda, ha sviluppato una teoria che spiega perché le celle in perovskite diventano instabili con la luce del sole, pubblicando uno studio sulla rivista scientifica Nature Communications.

Nel settore delle celle solari la perovskite è una valida alternativa al silicio perché è abbondante e facile da riprodurre. Inoltre, nell’ultimo decennio, le performance delle celle solari in perovskite sono migliorate incredibilmente, con un tasso di efficienza che ha superato il 25%, molto vicino ai risultati attuali ottenuti da quelle in silicio.

I pannelli solari in perovskite solitamente sono fatti da composti alogenuri, che combinano materiali organici come metilammonio o formamidinio con un metallo (di solito piombo o stagno) e alogenuri quali bromuro o ioduro. Questa combinazione funziona particolarmente bene perché permette di generare elettricità nel materiale con una quantità minima di fotoni, ed è particolarmente utile nelle celle solari tandem.

Ma il problema delle celle solari in perovskite è che se da un lato la luce solare gli fornisce l’energia fotonica di cui hanno bisogno, dall’altro gli causa anche instabilità, e questo nel tempo intacca le loro performance. Per comprendere questo fenomeno occorre capire cosa succede a livello atomico quando la luce entra nella cella: un certo quantitativo di luce innesca una reazione in cui sempre più ioduro si accumula nelle regioni ricche di ioduro e il bromuro viene via via espulso, segregando il composto e ostacolando l’efficienza della cella.

La teoria avanzata dai ricercatori rivela possibili soluzioni per il problema dell’instabilità delle celle solari in perovskite. La soluzione più ovvia potrebbe sembrare limitare la luce che arriva alla cella, ma questo inevitabilmente intaccherebbe l’efficienza della cella. Quindi un’opzione migliore potrebbe essere cambiare il quantitativo di bromuro nel composto, per evitare la segregazione. Ma secondo i ricercatori la teoria che hanno elaborato è altamente flessibile, e in futuro potrebbe essere applicata anche ad altri materiali semiconduttori.