Un team di ricercatori dell’Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) ha fatto una scoperta significativa riguardo alle concavità superficiali sui grani cristallini dei film sottili di perovskite. Questa scoperta ha un impatto notevole sulle proprietà e sull’affidabilità dei film. Il team ha sviluppato un metodo per migliorare l’efficienza e la stabilità delle celle solari a perovskite eliminando queste concavità. Questa innovazione potrebbe aiutare a superare i problemi di stabilità che attualmente ostacolano la commercializzazione delle celle solari a perovskite.
Un gruppo di ricerca della School of Engineering dell’HKUST ha individuato concavità superficiali sui singoli grani cristallini, i componenti fondamentali dei film sottili di perovskite. Queste concavità hanno un impatto significativo sulle proprietà e sull’affidabilità del film. Basandosi su questa scoperta scientifica fondamentale, il team ha sviluppato un nuovo metodo per rendere le celle solari a perovskite più efficienti e stabili attraverso l’eliminazione chimica di queste concavità superficiali.
Le celle solari a perovskite rappresentano una tecnologia solare di punta che ha dimostrato il potenziale per sostituire le celle solari al silicio esistenti in una vasta gamma di applicazioni, come l’elettricità di rete, l’energia portatile e il fotovoltaico spaziale. Queste celle non solo raggiungono efficienze di conversione della potenza (PCE) superiori rispetto alle celle al silicio commerciali, ma offrono anche vantaggi in termini di bassi costi dei materiali, produzione sostenibile e alta versatilità in trasparenza e colori. Tuttavia, la stabilità a lungo termine dei dispositivi a perovskite sotto luce, umidità e condizioni termomeccaniche rimane un ostacolo alla commercializzazione di questa promettente tecnologia solare.
Per affrontare questo problema, il Prof. Zhou Yuanyuan, Professore Associato del Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biologica dell’HKUST, e il suo gruppo di ricerca hanno condotto ricerche orientate ai fondamenti da una prospettiva unica della microstruttura dei materiali. Hanno scoperto una proliferazione di concavità superficiali nei grani cristallini del materiale perovskite. Queste concavità interrompono la continuità strutturale all’interfaccia del film di perovskite, fungendo da fattore microstrutturale nascosto che limita l’efficienza e la stabilità delle celle a perovskite.
Successivamente, il team ha compiuto un passo innovativo per rimuovere le concavità superficiali dei grani utilizzando una molecola tensioattiva, l’acido tridecafluoroesano-1-solfonico potassio, per manipolare l’evoluzione della tensione e la diffusione degli ioni durante la formazione dei film di perovskite. Di conseguenza, le loro celle a perovskite finali hanno dimostrato evidenti miglioramenti nella ritenzione dell’efficienza sotto cicli termici standardizzati, calore umido e test di tracciamento del punto di massima potenza.