Stabilità a lungo termine per le celle solari in perovskite: un grande passo avanti
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Le celle solari di perovskite sono poco costose da produrre e generano un'elevata quantità di energia elettrica per superficie. Tuttavia, non sono ancora sufficientemente stabili e perdono efficienza più rapidamente rispetto allo standard di mercato del silicio. Ora, un team internazionale guidato dal Prof. Dr. Antonio Abate ha aumentato drasticamente la loro stabilità applicando un nuovo rivestimento all'interfaccia tra la superficie della perovskite e lo strato di contatto superiore. Questo ha persino aumentato l'efficienza fino a quasi il 27%, che rappresenta lo stato dell'arte. Dopo 1.200 ore di funzionamento continuo con illuminazione standard, non è stata osservata alcuna diminuzione dell'efficienza. Lo studio ha coinvolto team di ricerca di Cina, Italia, Svizzera e Germania ed è stato pubblicato su Nature Photonics.
Un composto fluorurato tra la perovskite e lo strato di contatto buckyball (C60) forma una pellicola quasi monomolecolare che funge da barriera chimica protettiva e aumenta la stabilità della cella.
Guixiang Li/Nature Photonics 2025
Abbiamo utilizzato un composto fluorurato che può scivolare tra la perovskite e lo strato di contatto buckyball (C60), formando un film monomolecolare quasi compatto", spiega Abate. Questi strati molecolari simili al Teflon isolano chimicamente lo strato di perovskite da quello di contatto, riducendo i difetti e le perdite. Inoltre, lo strato intermedio aumenta la stabilità strutturale di entrambi gli strati adiacenti, in particolare dello strato di C60, rendendolo più uniforme e compatto. È come l'effetto Teflon", spiega Abate. Lo strato intermedio forma una barriera chimica che impedisce i difetti pur consentendo il contatto elettrico".
Gran parte della ricerca sperimentale è stata condotta dal primo autore, Guixiang Li, mentre era dottorando nel team di Abate. Guixiang Li è ora professore alla Southeast University di Nanjing, in Cina, e continua la collaborazione. Lo studio ha coinvolto anche team dell'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) e dell'Imperial College di Londra.
Alta efficienza e stabilità
Con questo approccio, le celle solari di perovskite possono raggiungere un'efficienza su scala di laboratorio del 27%, leggermente superiore a quella del 26% senza lo strato intermedio. L'aumento della stabilità è enorme: anche dopo 1.200 ore di illuminazione continua da parte di un "sole standard", questa elevata efficienza non diminuisce. '1.200 ore corrispondono a un anno di utilizzo all'aperto', sottolinea Abate. Nella cella di confronto senza lo "strato di teflon", l'efficienza è diminuita del 20% dopo appena 300 ore. Il rivestimento offre anche un'eccezionale stabilità termica quando è stato invecchiato per 1.800 ore a 85 °C e testato per 200 cicli tra -40 °C e +85 °C. Le celle solari di perovskite presentate qui hanno una struttura invertita (p-i-n), che si presta particolarmente bene all'uso in celle tandem, ad esempio in combinazione con celle di silicio.
L'idea stava germogliando da anni
"L'idea di utilizzare queste molecole simili al teflon per formare un film intermedio mi frullava in testa fin dai tempi del mio post-dottorato nel laboratorio di Henry Snaith, che ha svolto ricerche pionieristiche sui materiali perovskitici. All'epoca, nel 2014, l'efficienza era solo del 15% e diminuiva significativamente nel giro di poche ore. Abbiamo fatto enormi progressi", afferma Abate. Questi risultati aprono la strada alla prossima generazione di dispositivi optoelettronici altamente efficienti e stabili a base di perovskite.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
Pubblicazione originale
Guixiang Li, Zuhong Zhang, Benjamin Agyei-Tuffour, Luyan Wu, Thomas W. Gries, Karunanantharajah Prashanthan, Artem Musiienko, Jinzhao Li, Rui Zhu, Lucy J. F. Hart, Luyao Wang, Zhe Li, Bo Hou, Michele Saba, Piers R. F. Barnes, Jenny Nelson, Paul J. Dyson, Mohammad Khaja Nazeeruddin, Meng Li, Antonio Abate; "Stabilizing high-efficiency perovskite solar cells via strategic interfacial contact engineering"; Nature Photonics, 2025-11-7
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