Un gruppo di ricerca guidato dall’Istituto di Fisica dell’Accademia Cinese delle Scienze ha sviluppato uno strato tampone simile a un sandwich per migliorare le prestazioni e la scalabilità delle celle solari in perovskite semitrasparenti a base di CsPbI3 e delle celle solari tandem a quattro terminali (4T).
Lo strato tampone MoOx/Ag/MoOx (MAM) è costituito da un sottile strato di argento (Ag) tra strati di ossido di molibdeno (MoOx) che può fungere da strato frontale della cella nelle celle solari semitrasparenti CsPbI3 e nelle celle impilate 4T.
Gli scienziati spiegano che, rispetto agli strati MoOx convenzionali, il MAM funge da efficace strato tampone migliorando le capacità di trasporto e raccolta dei portatori. Il team attribuisce questo miglioramento alla formazione in situ di Ag2MoO4 nella struttura a sandwich MAM.
Gli scienziati hanno fabbricato un dispositivo CsPbI3 semitrasparente con un’area di apertura di 0,50 cm2 che comprendeva uno strato tampone MAM e una cella inferiore TOPCon con passivazione dei bordi. Questo dispositivo ha dimostrato un’efficienza di conversione energetica del 18,86%. Una corrispondente cella solare tandem 4T CsPbI3/TOPCon ha poi raggiunto un’efficienza del 26,55%.
La scalabilità dello strato tampone MAM è stata testata sviluppando minimoduli in perovskite CsPbI3 con un’efficienza del 16,67% e minimoduli tandem 4T CsPbI3/TOPCon con un’efficienza del 26,41%, con un’area di apertura di 6,62 cm2. Il team di ricerca ha osservato che questa è la prima dimostrazione di minimoduli riportata per questa architettura.
È stata testata anche la stabilità del dispositivo: i minimoduli trasparenti in perovskite CsPbI3 hanno mantenuto oltre il 93% delle prestazioni iniziali dopo oltre 1.000 ore di conservazione.
I ricercatori affermano che questo lavoro stabilisce una strategia universale per gli strati tampone con struttura a sandwich MAM per celle solari in perovskite CsPbI3 semitrasparenti di piccole e grandi dimensioni, adatta anche per celle solari tandem.
“Questo tipo di architettura scalabile a sandwich non solo amplia la flessibilità di progettazione degli strati funzionali nelle perovskiti e nelle celle solari tandem, ma offre anche un percorso promettente per un ulteriore miglioramento dell’efficienza”, hanno aggiunto.
I ricercatori coinvolti lavoreranno ora alla ricerca di materiali trasparenti e fotostabili adeguati per collegare in serie i due dispositivi, in particolare per i moduli tandem di grandi dimensioni, tenendo conto di scenari di applicazione pratica che consentano di contenere i costi. Ciò includerà la sperimentazione di alternative all’argento, poiché si tratta di un metallo relativamente costoso.
I risultati della ricerca sono presentati nell’articolo scientifico “Designing MoOX/Ag/MoOX sandwich structured buffer layer for four-terminal CsPbI3/TOPCon tandem minimodules” (Progettazione di uno strato tampone con struttura a sandwich MoOX/Ag/MoOX per minimoduli tandem CsPbI3/TOPCon a quattro terminali), pubblicato sulla rivista Materials Futures.
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