Nuove celle solari in perovskite resistono al caldo estremo per 1.000 ore

Un gruppo di ricerca guidato dal professor Dong Suk Kim dell’UNIST Graduate School of Carbon Neutrality, in collaborazione con il professor Tae Kyung Lee dell’Università Nazionale di Gyeongsang (GNU), ha messo a punto una cella solare in perovskite (PSC) capace di resistere a condizioni estreme di calore e umidità, aprendo la strada verso la commercializzazione...

Apr 17, 2025 - 08:35

Nuove celle solari in perovskite resistono al caldo estremo per 1.000 ore

Un gruppo di ricerca guidato dal professor Dong Suk Kim dell’UNIST Graduate School of Carbon Neutrality, in collaborazione con il professor Tae Kyung Lee dell’Università Nazionale di Gyeongsang (GNU), ha messo a punto una cella solare in perovskite (PSC) capace di resistere a condizioni estreme di calore e umidità, aprendo la strada verso la commercializzazione su larga scala di questa tecnologia.

Le celle solari in perovskite, considerate le eredi delle attuali celle al silicio, offrono efficienze teoriche superiori e costi di produzione più bassi. Tuttavia, la loro scarsa resistenza al calore ne ha finora limitato la diffusione commerciale. A differenza delle celle al silicio, infatti, le PSC non tollerano temperature di incapsulamento superiori ai 110°C, necessarie per evitare che l’umidità e l’ossigeno ne compromettano la struttura.

Per superare questo limite, i ricercatori hanno sostituito l’additivo tradizionale 4-terz-butilpiridina (tBP) con etilene carbonato (EC) nel layer di trasporto delle lacune (hole transport layer, HTL). Sebbene il tBP migliori l’efficienza iniziale, abbassa notevolmente il punto di transizione vetrosa (Tg) del materiale, rendendolo instabile oltre gli 80°C. L’EC, al contrario, ha permesso di innalzare il Tg fino a 125°C, conferendo maggiore resistenza termica e stabilità strutturale alla cella.

Efficienza del 25,56% e durabilità senza precedenti in condizioni estreme

©Energy & Environmental Science

Il risultato è stato straordinario: la nuova PSC ha raggiunto un’efficienza iniziale di 25,56%, la più alta mai registrata per celle solari prive di tBP. Ma ancora più sorprendente è stata la resistenza alle condizioni ambientali estreme. Dopo un’esposizione prolungata a 85°C di temperatura e 85% di umidità relativa per 1.000 ore, la cella ha mantenuto un’efficienza del 21,7%, conservando oltre l’85% della prestazione iniziale.

Anche dopo il processo di incapsulamento, che simula le condizioni reali di utilizzo, l’efficienza è rimasta sostanzialmente invariata. E non è tutto: quando la tecnologia è stata applicata a un modulo di 100 cm², la cella ha mantenuto un’ottima efficienza del 22,14%, confermando la scalabilità del sistema.

Questi risultati sono stati resi possibili dalla capacità dell’etilene carbonato di dissolvere uniformemente il dopante LiTFSI (litio bis(trifluorometansulfonil)immide), migliorando significativamente il trasporto di cariche nel layer di trasporto delle lacune e contribuendo così all’efficienza complessiva del dispositivo.

Un passo decisivo verso la commercializzazione delle PSC

Il professor Kim ha sottolineato l’importanza dell’innovazione:

Grazie a questo studio, abbiamo sviluppato un sistema per il trasporto di cariche che mantiene alte prestazioni anche in ambienti ad alta temperatura e umidità. Questa scoperta rappresenta un passo cruciale verso l’applicazione pratica delle celle solari in perovskite.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista scientifica Energy & Environmental Science, confermando il valore della scoperta nel panorama internazionale dell’energia pulita.

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