Un gruppo di ricerca dell'Università di Cambridge ha annunciato un progresso significativo nei materiali perovskiti agli alogenuri, raggiungendo una precisione a livello atomico-nel controllo della loro struttura. Questo sviluppo, creando una nuova configurazione a "sandwich energetico", è pronto ad affrontare i principali ostacoli che in precedenza hanno impedito la commercializzazione su larga scala-delle celle solari alla perovskite.
Le perovskiti sono riconosciute come una potenziale alternativa altamente promettente al silicio nel fotovoltaico, apprezzate per il loro superiore assorbimento della luce, i costi di produzione inferiori e le eccellenti capacità di conversione spettrale. Tuttavia, sfide come l'insufficiente stabilità a lungo-termine, le difficoltà nel controllare l'uniformità del-film sottile e le complessità nella gestione degli stack multi-strato li hanno confinati in gran parte negli ambienti di laboratorio.
Il nocciolo di questa nuova svolta, come riporta la prestigiosa rivistaScienza, risiede nell'applicazione di una tecnica di deposizione di vapore. Questo metodo consente la crescita strato-per-strato di perovskiti sia tri-dimensionali che bi-dimensionali, con conseguente controllo dello spessore atomicamente preciso e un allineamento atomico quasi-perfetto. Il risultante "sandwich di semiconduttori" cresciuto epitassialmente facilita i canali di trasporto della carica unidirezionale, che è fondamentale per ridurre al minimo la perdita di energia e migliorare l'efficienza complessiva della conversione solare.
"I metodi tradizionali basati sulle soluzioni-spesso non dispongono della necessaria controllabilità", ha spiegato il professor Sam Stranks, co-responsabile della ricerca. "Il nostro approccio alla deposizione di vapore non solo è compatibile con i processi di produzione consolidati dei semiconduttori, ma ci garantisce anche un controllo a livello atomico- senza precedenti, offrendo allo stesso tempo una maggiore tolleranza per le imperfezioni dei materiali. Questa capacità di perfezionare-le proprietà prestazionali è un chiaro indicatore che le celle solari alla perovskite prodotte in serie-sono a portata di mano."
Un aspetto particolarmente prezioso per l'industria fotovoltaica è il successo del team nella personalizzazione delle interfacce tra gli strati. Modificando leggermente le condizioni di crescita, possono manipolare gli stati elettronici, portando direttamente a una migliore conversione della luce-in-elettricità. Il gruppo di ricerca ha riferito di aver raggiunto un intervallo di regolazione per le differenze di energia tra gli strati superiore a 0,5 eV e di aver prolungato significativamente la durata dei portatori di carica.
Questo progresso affronta in modo efficace i principali colli di bottiglia per la produzione di massa della perovskite e apre nuove strade per le tecnologie di prossima-generazione, comprese le celle tandem in silicio-perovskite.
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Adattato dai risultati della ricerca pubblicati inScienzadal team dell’Università di Cambridge.
