Un trattamento al plasma aiuta le celle solari a perovskite a coniugare efficienza e durata

Un trattamento superficiale basato sul plasma ha consentito alle celle solari a perovskite di mantenere un'elevata efficienza di conversione energetica resistendo al degrado in test impegnativi. Sviluppato da un gruppo dell'Università di Pechino, il trattamento ha ridotto di circa un ordine di grandezza i difetti in un'interfaccia critica. Una cella di piccola superficie ha raggiunto un'efficienza del 27,2%, mentre un modulo da 100 centimetri quadrati ha ottenuto il 24,0%, con un'efficienza certificata del 23,5%.

Le perovskiti sono materiali fotovoltaici promettenti perché assorbono efficacemente la luce, possono essere lavorate a temperature relativamente basse e possono essere impiegate in dispositivi flessibili. Il loro reticolo cristallino relativamente poco rigido, tuttavia, è soggetto a difetti superficiali che dissipano energia, alterano il movimento degli ioni e accelerano la perdita di prestazioni.

I ricercatori hanno dapprima utilizzato un plasma di argon per rimuovere lo strato superficiale ricco di difetti. Specie chimiche del fluoro attivate da un secondo plasma hanno poi reagito con gli ioni di piombo esposti, formando uno strato protettivo continuo di fluoruro di piombo spesso appena 4-7 nanometri, senza danneggiare la struttura cristallina sottostante.

Nei test di stabilità, una piccola cella ha conservato il 98,1% dell'efficienza iniziale dopo 2.000 ore a 85 °C sotto luce solare simulata. Un modulo sigillato ha mantenuto il 99,3% dopo 1.600 ore a 65 °C. I dispositivi hanno inoltre superato test di esposizione agli ultravioletti, sollecitazione termica, polarizzazione inversa e cicli giorno-notte. Le prestazioni sul campo a più lungo termine restano da dimostrare, ma il lavoro offre un percorso più controllabile verso moduli a perovskite durevoli e di maggiore superficie.