Perovskite: dimostrate celle solari abbondanti, economiche e stampabili, pronte per generare energia

31 maggio 2023 di David Beynon

I laboratori di tutto il mondo corrono per realizzarlocelle solari stampabili in perovskite, prodotte in abbondanza e così sottili da poter essere avvolte praticamente su qualsiasi cosa . È un enorme vantaggio rispetto alla tipica cella in silicio che è relativamente grande e fragile. E la perovskite è molto meno costosa da produrre.David Beynon all'Università di Swansea descrive una ricerca che ha dimostrato come un rotolo di pellicola di plastica possa essere caricato in una macchina da stampa per produrre celle solari di perovskite funzionanti pronte a generare energia. È una sfida ingegneristica perché lo strato di perovskite deve esserlospessore compreso tra 50 e 500 nanometri . La squadra ha utilizzato a"processo di rivestimento dello slot-die" una tecnica industriale consolidata originariamente utilizzata per la produzione di pellicole fotografiche. ILEfficienza di conversione della potenza del 10%.è buono, ma deve salire al 17% per eguagliare il silicio commerciale.I modi per migliorare quel numero sono già ben compresi , afferma Beynon, basandosi sulla chimica della perovskite ad alte prestazioni. ILAnche la stabilità nel tempo delle celle solari in perovskite deve essere estesa , attraverso una combinazione di chimica, progettazione di dispositivi, rivestimenti protettivi e pellicole barriera laminate. Ma la sfida del processo di stampa sembra essere stata risolta, aprendo la strada allo scale-up. Una seria ricerca sulle celle solari alla perovskite è iniziata solo di recente, nel 2012, quindi è un altro esempio del ritmo dell’innovazione in questo settore vitale.

Celle solari al silicio sono una tecnologia consolidata per la generazione di elettricità dal sole. Ma lororichiedono molta energia per essere prodotti, sono rigidi e possono essere fragili.

Tuttavia, una nuova classe di celle solari sta eguagliando le loro prestazioni. Inoltre, ora può essere stampato con inchiostri speciali e avvolto in modo flessibile su superfici irregolari.

Abbiamo sviluppato la prima cella solare al mondo arrotolabile e completamente stampabile realizzata in perovskite, un materiale che èmolto meno costoso da produrre rispetto al silicio . Se riusciamo anche a migliorare la loro efficienza, ciò indica la possibilità di farloprodurre celle solari più economiche su una scala molto più ampia che mai.

Le celle solari al silicio che sono così riconoscibili per noi hanno una limitazione significativa. Se ne venissero realizzati abbastanza per coprire i nostri bisogni, noipotrebbero esaurire i materiali per realizzarli entro il 2050 . Quindi, abbiamo bisogno di qualcosa di nuovo e di molto. La cella solare in perovskite sta emergendo per colmare questa lacuna.

I tradizionali pannelli solari in silicio sono rigidi e fragili / IMMAGINE: AlyoshinE/Shutterstock

La perovskite è una struttura cristallina realizzata con componenti inorganici e organici,prende il nome da Lev Perovski, un esperto minerario russo del XVII e XVIII secolo.

PLe celle solari in erovskite sono apparse per la prima volta nei laboratori di ricerca nel 2012e ha attirato l'attenzione dei ricercatori per due fattori: il lorocapacità di convertire la luce solare in elettricità, e ilpotenziale per crearli da una combinazione di inchiostri.

Nei laboratori di ricerca, utilizzando metodi di produzione altamente controllati in ambienti in cui ossigeno e acqua vengono completamente rimossi,Le celle solari alla perovskite possono ora eguagliare la generazione di elettricità delle celle solari al silicio . Questo è un risultato notevole.

Ma le celle solari alla perovskite economiche che eliminano il silicio lo hanno fattoancora da produrre su scala commerciale . E se questi materiali potessero essere prodotti utilizzando gli stessi tipi di processi che utilizziamo per la stampa degli imballaggi ordinari?

I miei colleghi ed io lo abbiamo recentemente dimostratoun rotolo di pellicola di plastica può essere caricato in una macchina da stampa e dall'altra estremità emergono celle solari di perovskite funzionanti . Tuttavia, non è così semplice come versare l'inchiostro nella stampante desktop.

Per prima cosa, gli scienziati hanno scoperto che per raggiungere efficienze record,