Ricercatori di Roma Tor Vergata sviluppano modulo solare in perovskite

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Un gruppo di scienziati dell’Università di Roma Tor Vergata ha fabbricato un modulo solare flessibile in perovskite nel quale tutti gli strati sono stati depositati tramite una tecnica di rivestimento a lame.

“Tutti gli strati sono stati prodotti in condizioni ambientali con un’umidità relativa di circa il 30-40%, quindi il processo di produzione non richiede camere bianche e ambienti controllati”, ha detto il ricercatore Farshad Zafarzadeh a pv magazine. “Inoltre, è stato evitato l’uso di solventi altamente tossici, il che rappresenta un passo avanti verso la sostenibilità delle celle solari a perovskite”.

Nell’articolo “All-Blade-Coated Flexible Perovskite Solar Cells & Modules Processed in Air from a Sustainable Dimethyl sulfoxide (DMSO)-based Solvent System“, che è stato recentemente pubblicato sulla rivista scientifica Sustainable Energy & Fuels, Zafarzadeh e i suoi colleghi hanno descritto il rivestimento a lama come un metodo di deposizione ad alto rendimento che richiede attrezzature semplici ed è trasferibile alla fabbricazione roll-to-roll, con lievi modifiche.

“Il rivestimento a lama dello strato di perovskite in condizioni ambientali è possibile solo mediante colata a caldo, tempra con gas, estrazione sotto vuoto o una combinazione di questi metodi per impedire la diffusione di umidità sulla fase di perovskite”, hanno affermato.

Nel processo di produzione, gli scienziati hanno usato il dimetilsolfossido (DMSO), che è un solvente tossico comunemente usato nella deposizione di perovskite, solo per la prima fase, mentre per la seconda hanno usato alcool isopropilico (IPA). In questo modo, il DMSO non rimane intrappolato nello strato di perovskite una volta finalizzata la deposizione.

I ricercatori hanno costruito la cella con un substrato di ossido di indio-stagno (ITO), uno strato tampone di ossido di stagno (IV) (SnO2), un strato di perovskite e uno strato di trasporto del foro (HTL) in politriarilammina (PTAA).

“Le celle solari sono rivestite su substrati di grandi dimensioni (5 × 7 cm2) ma misurate su piccola scala con un’area attiva di 0,09 cm2 e il dispositivo campione ha raggiunto un’efficienza di conversione del 14,08%”, hanno affermato.

Il gruppo ha anche fabbricato piccoli moduli solari basati su questa tecnologia cellulare e ha raggiunto un’efficienza fino al 6,58%.

“Abbiamo dimostrato che questo metodo è scalabile su formati 13 cm2 × 13 cm2 su substrati flessibili. Ora stiamo lavorando al miglioramento delle prestazioni dei moduli e all’ulteriore upscaling dei dispositivi”, ha dichiarato Zafarzadeh. “Sebbene l’analisi dei costi non rientri nell’ambito di questo lavoro, sappiamo che il rivestimento a lama è una tecnica a basso costo grazie alla sua semplicità e al ridotto spreco di materiale”

Egli afferma, inoltre, che il processo di fabbricazione può essere trasferito alla produzione roll-to-roll che consente una produzione ad alta velocità, a basso costo e su larga scala. “Per non parlare del fatto che l’utilizzo di substrati flessibili riduce sostanzialmente il peso totale dei moduli solari, riducendo i costi di trasporto e manutenzione”, ha affermato.

Nel marzo 2021, l’Università di Roma Tor Vergata aveva presentato un modulo solare in perovskite con un’area attiva totale di 42,8 cm2 e un’area di apertura di 50 cm2. Questo pannello era stato costruito con celle di perovskite efficienti al 20% collegate in 14 serie ed è stato in grado di mantenere il 90% dell’efficienza iniziale dopo 800 ore di stress termico a 85 C.

Tre mesi dopo, altri ricercatori della stessa università hanno presentato un modulo solare in perovskite con celle a base di cesio metilammonio formamidinio a triplo catione (CsMAFA). Successivamente, nell’aprile 2022, altri scienziati della medesima istituzione accademica hanno presentato un pannello solare in perovskite con una dimensione totale del substrato di 20 cm × 20 cm e un’efficienza di conversione della potenza stabilizzata dell’11,9%.

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