Startup italiana sviluppa mini moduli fotovoltaici in perovskite con efficienza del 20,7% e fattore di riempimento geometrico del 99,6%

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La startup italiana Solertix, un’unità del produttore italiano di energia solare FuturaSun, ha fabbricato mini pannelli solari in perovskite con una superficie attiva di 2,6 cm2 e un’efficienza di conversione di potenza del 20,7%.

“Abbiamo ottimizzato i processi laser per fabbricare le interconnessioni utilizzate per passare dalle celle ai moduli”, ha dichiarato Francesco Di Giacomo, CTO di Solertix, a pv magazine. “Poiché l’area utilizzata per le interconnessioni non produce energia, abbiamo introdotto un nuovo layout per ridurre al minimo quest’area senza introdurre altri tipi di perdite. Il fattore che tiene conto di questo aspetto è il fattore di riempimento geometrico (GFF), che descrive il rapporto tra l’area attiva e la somma dell’area attiva e delle interconnessioni, e abbiamo raggiunto un record di circa il 99,6%, mentre in letteratura è difficile andare oltre il 95%”.

Nel documento di ricerca “Beyond 99.5% Geometrical Fill Factor in Perovskite Solar Minimodules with Advanced Laser Structuring”, scritto in collaborazione con gli scienziati dell’Università di Roma Tor Vergata, di cui Solertix è uno spin-off, la startup italiana spiega che, quando si passa dalle celle di perovskite ai moduli, le perdite possono essere causate dalla perdita di disomogeneità dello strato, dalla perdita ohmica di P2, dagli shunt tra P1 e P3 e dalla perdita di resistenza del foglio.

Le cosiddette scanalature P1, P2 e P3 corrispondono alle tre fasi del processo di costruzione delle interconnessioni monolitiche che aggiungono tensioni tra le celle nei moduli. Le fasi P1 e P3 hanno lo scopo di isolare gli strati di contatto posteriore delle celle vicine, mentre la fase P2 crea un percorso elettrico tra il contatto posteriore di una cella e il contatto anteriore di una cella adiacente. Il passaggio P3, in particolare, è spesso fonte di effetti indesiderati come delaminazione del contatto posteriore, sfaldamento o scarso isolamento elettrico, a causa dei residui che rimangono nella trincea.

Il modulo è stato costruito con tre celle, ciascuna con un’area di 0,87 cm2. Tutte le celle sono state progettate con un substrato di vetro e ossido di indio-stagno, un materiale per il trasporto di buche basato sulla poli(triarilammina) (PTAA), un assorbitore di perovskite, uno strato per il trasporto di elettroni basato sull’estere metilico dell’acido fenil-C61-butirrico (PCBM), uno strato tampone di bagnocuproina (BCP) e un contatto metallico di rame (Cu).

“Sono state progettate due forme rettangolari con un’area attiva di 1 cm 2, con l’obiettivo di ridurre le perdite resistive che si verificano principalmente sull’elettrodo TCO: le aree attive sono definite da una scanalature P3, seguita da una scanalature P2 per utilizzare l’elettrodo metallico rimanente come elettrodo di raccolta della corrente per il TCO”, hanno dichiarato i ricercatori, sottolineando che l’utilizzo del processo P2-P3 ha permesso di integrare una griglia di raccolta della corrente utilizzando lo stesso strato metallico degli elettrodi superiori.

Il gruppo di ricerca ha testato un modulo costruito con questa architettura e un’interconnessione ultrastretta di 19,5 μm in condizioni di illuminazione standard e ha scoperto che può raggiungere un’efficienza del 20,7%, un fattore di riempimento dell’81,7%, un fattore di riempimento geometrico del 96%, e quasi nessuna perdita resistiva.

In prospettiva, il team ha dichiarato di voler applicare una procedura di allineamento avanzata non meglio specificata per evitare possibili deformazioni del modulo durante la lavorazione. “Applicando questo nuovo approccio ai moduli semitrasparenti prodotti da Solertix, siamo vicini a raggiungere un’efficienza del 30% utilizzando un tandem 4T con un modulo di perovskite su una cella di silicio”, ha dichiarato Di Giacomo, senza fornire ulteriori dettagli.

Solartix è stata acquisita da FuturaSun nel giugno 2023. È stata creata presso il Centro Solare Organico (CHOSE), istituito dal professor Aldo Di Carlo, che ha assunto anche la carica di presidente del comitato scientifico della startup italiana.

 

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