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Un passo fondamentale verso un’energia solare più economica ed efficace.

fonte :https://scitechdaily.com/

Un nuovo studio riporta la più alta efficienza mai registrata per le celle solari perovskite (PSC) stampate roll-to-roll, segnando un passo fondamentale verso metodi più economici ed efficienti per generare energia solare.

Un team del Centro di innovazione e conoscenza specifico dell’Università di Swansea, guidato dal professor Trystan Watson, ha riferito di utilizzare un metodo di fabbricazione roll-to-roll per quattro strati di PSC rivestiti con fustelle.

I PSC hanno prodotto una potenza stabile del 12,2%, la più alta efficienza registrata fino a oggi per quattro strati di PSC stampati roll-to-roll.

Un nuovo arrivato nel settore fotovoltaico, i PSC hanno attirato una notevole attenzione da parte dei ricercatori di tutto il mondo. Con l’efficienza che raggiunge livelli simili a quelli del fotovoltaico al silicio (PV), l’attuale leader di mercato, l’attenzione è stata rivolta verso l’upscaling dei PSC.

I film sottili e flessibili con celle solari stampate sono un passo fondamentale verso un’energia solare più economica ed efficiente – i ricercatori dell’Università di Swansea hanno dimostrato livelli record di efficienza per le celle solari perovskite. Credito: SPECIFIC / Swansea University

A differenza del fotovoltaico al silicio, che richiede alte temperature e depositi di alto vuoto, i PSC possono essere elaborati in soluzione a bassa temperatura, riducendo significativamente i costi di produzione.

L’elaborazione a bassa temperatura consente di utilizzare substrati di plastica per creare celle solari flessibili.

La capacità di processare la soluzione offre l’opportunità di applicare varie tecniche di stampa e rivestimento ben sviluppate:

  • Serigrafia
  • Stampa a getto d’inchiostro
  • Stampa rotocalco
  • Rivestimento a fessura
  • Rivestimento spray

Questi vantaggi hanno permesso ai ricercatori della Swansea University di utilizzare la produzione roll-to-roll per quattro strati di PSC.

Il rivestimento a fessura offre diversi vantaggi rispetto alle alternative: è una tecnica pre-misurata, il che significa che lo spessore del film umido può essere controllato prima del rivestimento. È anche altamente efficiente nell’uso del materiale, con una perdita minima di materiale rispetto al rivestimento spray o alla serigrafia.

L’uso dei solventi tossici necessari su scala industriale richiede molta gestione dell’aria per rimanere entro i limiti di sicurezza, il che può comportare spese significative e non necessarie. Per questo motivo, è stato utilizzato un sistema a base di acetonitrile. Questo sistema ha un vantaggio reologico dovuto alla bassa viscosità e alla bassa tensione superficiale, che si traduce in rivestimenti migliori.

Insieme a questo, è stata introdotta una miscela ternaria di solventi ad alto limite di esposizione sul posto di lavoro, in sostituzione del clorobenzene per la deposizione di materiale per il trasporto di fori. In questa ricerca, i PSC hanno fornito una potenza stabile del 12,2%, che rappresenta la massima efficienza riportata per quattro strati di PSC stampati roll-to-roll.

Una cella solare completa per un’architettura scelta richiede il rivestimento di cinque strati. In questo caso, quattro strati sono stati rivestiti con rivestimento a fessura e il contatto superiore è stato messo in opera mediante evaporazione termica. La fustellatura che ricopre il quinto contatto (superiore) senza distruggere gli strati sottostanti non è stata ancora raggiunta. Risolvere questo consentirebbe la produzione di un PSC stampato completamente roll-to-roll.

Rahul Patidar di SPECIFIC, ricercatore capo del progetto, ha dichiarato:

“Le celle solari Perovskite mirano ad aumentare l’efficienza e ridurre i costi della tradizionale generazione di energia solare. Hanno il potenziale per essere altamente efficienti e relativamente economici da produrre, quindi l’obiettivo è migliorare i metodi di fabbricazione per l’upscaling.

Questo studio indica il prossimo passo verso la commercializzazione “.

La ricerca è stata pubblicata su Energia sostenibile e combustibili .

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Riferimento: “Celle fotovoltaiche perovskite P – I – N rivestite a fessura roll-to-roll con sistema di solvente perovskite a singolo passaggio a base acetonitrile” di Daniel Burkitt, Rahul Patidar, Peter Greenwood, Katherine Hooper, James McGettrick, Stoichko Dimitrov, Matteo Colombo , Vasil Stoichkov, David Richards, David Beynon, Matthew Davies e Trystan Watson, 4 maggio 2020, Energia sostenibile e combustibili .
DOI: 10.1039 / D0SE00460J

Il Centro di innovazione e conoscenza specifico mira a ridurre le emissioni di carbonio degli edifici sviluppando una gamma di tecnologie che utilizzano l’energia solare per generare, immagazzinare e rilasciare calore ed elettricità negli edifici. Il centro lavora a tutti i livelli dalla scienza di laboratorio fondamentale alla dimostrazione su vasta scala degli edifici e lavora con i partner del settore per portare sul mercato le nuove tecnologie. SPECIFIC è guidato dalla Swansea University ed è finanziato dal Fondo europeo di sviluppo regionale attraverso il governo gallese, Innovate UK e EPSRC.

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