Un team di ricercatori della Scuola di Ingegneria Energetica e Chimica dell’UNIST, guidato congiuntamente dai professori Sung-Yeon Jang, Jungki Ryu e Ji-Wook Jang, in collaborazione con il professor Sang Kyu Kwak dell’Università della Corea, ha ottenuto notevoli progressi nel campo stabilità ed efficienza delle celle solari in perovskite. Il loro lavoro pionieristico non solo apre la strada alla commercializzazione delle celle solari alla perovskite (PSC), ma offre anche un potenziale significativo nella tecnologia di produzione dell’idrogeno verde, garantendo un funzionamento a lungo termine con elevata efficienza.
Le celle solari alla perovskite (PSC) hanno attirato l’attenzione grazie alla loro ridotta tossicità e alle ampie capacità di assorbimento della luce, rendendole altamente promettenti per le applicazioni fotovoltaiche. Tuttavia, la presenza di posti vacanti ionici intrinseci nelle perovskiti agli alogenuri di stagno e piombo (TLHP) ha posto sfide, portando a un degrado accelerato del dispositivo attraverso la diffusione del metallo verso l’interno.
Per affrontare questa sfida, il gruppo di ricerca ha sviluppato un interstrato catodico chimicamente protettivo utilizzando perilene diimmide funzionalizzato con ammina (PDINN). Sfruttando i suoi siti nucleofili per formare complessi metallici tridentati, PDINN estrae efficacemente gli elettroni e sopprime la diffusione del metallo verso l’interno. Il nuovo interstrato catodico PDINN elaborato in soluzione ha mostrato prestazioni notevoli nella stabilizzazione di dispositivi fotovoltaici (PV) e fotoelettrochimici (PEC) basati su TLHP.
Il dispositivo fotovoltaico ha raggiunto un’efficienza impressionante del 23,21%, con una ritenzione di oltre l’81% dopo 750 ore di funzionamento a 60 °C e una ritenzione di oltre il 90% dopo 3100 ore a 23 ± 4 °C. Inoltre, i dispositivi PEC basati su TLHP, abbinati all’ossidazione della biomassa, hanno mostrato un tasso di produzione record di idrogeno solare senza bias di 33,0 mA cm−2, circa 1,7 volte superiore all’obiettivo fissato dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti per un anno. -produzione di idrogeno solare.
Il loro design innovativo dell’interstrato catodico ha dimostrato con successo l’immenso potenziale dei TLHP per una fotoconversione efficiente e stabile.
“Abbiamo aumentato notevolmente la stabilità a lungo termine delle PSC stagno-piombo”, ha spiegato il professor Jang. “Il nostro obiettivo non è solo convertire l’energia luminosa in energia elettrica, ma anche sviluppare metodi ecologici per la produzione di sostanze chimiche di base, come l’idrogeno, che costituiscono la base di varie industrie”.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati online in Materiali energetici avanzati il 30 novembre 2023. Lo studio ha ricevuto il sostegno della Fondazione nazionale di ricerca coreana (NRF) sotto il Ministero della scienza e delle TIC (MSIT).
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