Su Advanced Energy Materials i risultati della ricerca guidata dall’Università di Firenze

Parla italiano il grafene per il fotovoltaico del futuro (VIDEO)

Superare la tecnologia basata sul silicio per un nuovo sistema economicamente conveniente e sostenibile

[18 ottobre 2017]

«L’utilizzo del grafene potrebbe migliorare le prestazioni del fotovoltaico del futuro e renderlo economicamente più conveniente». E’ il risultato della recente ricerca “Graphene-Based Electron Transport Layers in Perovskite Solar Cells: A Step-Up for an Efficient Carrier Collection”  pubblicata su Advanced Energy Materials, da un team guidato da Anna Vinattieri e Francesco Biccari, del dipartimento di Fisica e astronomia dell’università di Firenze,  e che comprende Fabio Gabelloni, Erica Burzi, Massimo Gurioli (università di Firenze); Sara Pescetelli, Antonio Agresti e Aldo Di Carlo (C.H.O.S.E. università di Roma Tor Vergata);  Antonio Esaú Del Rio Castillo, Alberto Ansaldo e Francesco Bonaccorso (Istituto Italiano di Tecnologia, Graphene Labs di Genova);  Emmanuel Kymakis (Technological educational institute di Creta),

La ricerca è stata finanziata dalla Fondazione Cassa di Risparmio di Firenze, dal ministero dell’istruzione, dell’università e della ricerca, e dal Programma quadro europeo per la ricerca e l’innovazione Horizon 2020,

La Vinattieri spiega che «Attualmente la tecnologia dominante nel campo del fotovoltaico è quella basata sul silicio. Ma negli ultimi anni varie ricerche hanno dimostrato che una classe di minerali semiconduttori accomunati dalla stessa struttura cristallina, le perovskiti, portano a efficienze di conversione della luce solare in energia elettrica (la cosiddetta conversione fotovoltaica) comparabili a quelle della tecnologia del silicio cristallino. Le perovskiti, come il silicio, sono ecocompatibili ma al contrario di quest’ultimo sono prodotte in maniera molto più semplice e con processi a bassissimo costo che permettono persino la loro deposizione su substrati flessibili».

Il team internazionale di ricerca ha dimostrato che «se all’interno della cella fotovoltaica di perovskite vengono aggiunti in maniera opportuna del grafene (G) e dell’ossido di grafene, per così dire “dopato” con atomi di Litio (GO-Li), sia la velocità nella separazione di carica nella cella che la densità di difetti della perovskite vengono migliorate notevolmente, portando, di conseguenza, a un incremento dell’efficienza di conversione fotovoltaica».

Biccari conclude: «Altre ricerche in precedenza avevano già usato l’ossido di grafene su celle di perovskite ma noi siamo stati i primi, con misure ottiche, ad indagare gli effetti positivi di questo utilizzo. Il risultato è importante non soltanto per l’incremento di efficienza raggiunto, ma anche perché la stessa tecnica potrà essere sperimentata in altri materiali. Finora gli esperimenti, così come il nostro, sono stati effettuati su perovskiti costituite da un composto ibrido organico-inorganico, la cui parte organica purtroppo si degrada molto velocemente in presenza di umidità. Lo scenario del prossimo futuro è l’uso del grafene e dell’ossido di grafene su celle di perovskite completamente inorganica: in tal modo saranno possibili nuovi miglioramenti e queste nuove tecnologie saranno più vicine alla commercializzazione».

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