Gli scienziati sviluppano una strategia per migliorare le prestazioni delle celle solari tandem flessibili
Scienziati cinesi hanno trovato un modo per rendere più efficienti e durature le celle solari flessibili in tandem, migliorando l'adesione degli strati superiori a quelli inferiori della cella.
Celle solari tandem flessibili in perovskite/CIGS sviluppate con l'approccio antisolvente.
Image by NIMTE
Il seleniuro di rame-indio-gallio (CIGS) è un semiconduttore commerciale noto per il suo eccezionale bandgap regolabile, il forte assorbimento della luce, la sensibilità alle basse temperature e la superiore stabilità operativa, che lo rendono un candidato promettente per l'uso della cella inferiore nelle celle solari tandem di prossima generazione.
La cella solare tandem flessibile perovskite/CIGS combina uno strato superiore di perovskite - un materiale che converte efficacemente la luce solare in elettricità - con uno strato inferiore di CIGS. Questa cella tandem ha quindi un grande potenziale per applicazioni leggere e ad alta efficienza nel settore fotovoltaico. Tuttavia, la superficie ruvida del CIGS rende difficile la produzione di celle superiori in perovskite di alta qualità, il che limita le prospettive commerciali di queste celle tandem.
In uno studio pubblicato su Nature Energyun gruppo di ricerca guidato dal Prof. YE Jichun dell'Istituto di Tecnologia e Ingegneria dei Materiali di Ningbo (NIMTE) dell'Accademia Cinese delle Scienze ha sviluppato un'innovativa strategia di semina antisolvente per migliorare le prestazioni delle celle superiori in perovskite su superfici ruvide.
Gli scienziati hanno separato i processi di adsorbimento e dissoluzione dei monostrati autoassemblati (SAM), integrando contemporaneamente la semina della perovskite. Hanno utilizzato un solvente ad alta polarità per prevenire l'ammassamento del SAM durante la dissoluzione, mentre un solvente a bassa polarità ha agito come antisolvente per promuovere la formazione di un SAM denso durante l'adsorbimento. Inoltre, uno strato di semi premiscelato ha migliorato la bagnabilità e la cristallinità della perovskite, garantendo una forte adesione al substrato.
Grazie a queste innovazioni, il team ha fabbricato una cella solare monolitica flessibile di 1,09 cm² in tandem perovskite/CIGS. In competizione con le migliori controparti rigide, il dispositivo ha raggiunto un'impressionante efficienza stabilizzata del 24,6% (certificata al 23,8%), uno dei più alti valori riportati finora per le celle solari flessibili a film sottile.
Dopo 320 ore di funzionamento e 3.000 cicli di piegatura con un raggio di 1 cm, il dispositivo ha mantenuto oltre il 90% della sua efficienza iniziale, dimostrando un'eccezionale durata meccanica e stabilità a lungo termine.
Questo risultato apre la strada allo sviluppo di celle solari tandem flessibili ad alte prestazioni ed economicamente vantaggiose, facendo progredire l'applicazione commerciale della tecnologia delle celle solari tandem.
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Pubblicazione originale
Zhiqin Ying, Shiqian Su, Xin Li, Guoxin Chen, Chongyan Lian, Dikai Lu, Meili Zhang, Xuchao Guo, Hao Tian, Yihan Sun, Linhui Liu, Chuanxiao Xiao, Yuheng Zeng, Chao Zhang, Xi Yang, Jichun Ye; "Antisolvent seeding of self-assembled monolayers for flexible monolithic perovskite/Cu(In,Ga)Se2 tandem solar cells"; Nature Energy, 2025-4-18
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