Fotoluminescenza ed efficienza nelle celle solari a perovskite in un nuovo studio dei ricercatori dell’Istituto di struttura della materia del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ism)
L’utilizzo delle perovskiti come materiale attivo nelle celle solari ha subito un notevole incremento negli ultimi anni, grazie ad alcune peculiarità di questi materiali, in particolare il basso costo, l’elevato assorbimento della luce visibile, ed altre proprietà legate alla produzione e al trasporto della carica elettrica.
La fotoluminescenza è una delle tecniche di caratterizzazione più usate per le perovskiti e la loro proprietà di emettere luce viene spesso correlata con le prestazioni della cella solare a perovskite. Tuttavia, la grande variabilità nella morfologia delle perovskiti, la bassa riproducibilità nel processo di sintesi e la mancanza di sistematicità in molti studi di caratterizzazione, hanno finora impedito di ottenere una correlazione chiara tra fotoluminescenza ed efficienza di conversione della cella solare a perovskite.
In un nuovo lavoro, i ricercatori dell’Istituto di struttura della materia del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ism) in collaborazione con il CHOSE (Polo Solare Organico della Regione Lazio), hanno utilizzato un approccio sistematico per studiare tale correlazione, considerando un numero elevato di celle con efficienze che vanno dal 5.63% al 21.5%, realizzate a partire da diversi tipi di perovskite e con diversi processi di fabbricazione. Gli autori sviluppano un modello semplice che permette di stimare alcune proprietà di trasporto della carica elettrica nella cella solare. E dimostrano come la diminuzione della fotoluminescenza misurata in condizioni di circuito aperto e circuito chiuso possa essere utilizzata in maniera diretta per valutare l’efficienza di una cella solare con estrema precisione e con un elevato livello di generalità.
Questo tipo di misure è estremamente semplice e necessita di una strumentazione economica e compatta, che può essere facilmente implementata sia nella produzione delle celle solari su larga scala, sia nei piccoli laboratori di ricerca e sviluppo, fornendo una stima rapida e a basso costo dell’efficienza della cella prodotta.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Solar RRL con il titolo “Re-evaluation of Photoluminescence Intensity as an Indicator of Efficiency in Perovskite Solar Cells“, da Valerio Campanari, Faustino Martelli, Antonio Agresti, Sara Pescetelli, Narges Yaghoobi Nia, Francesco Di Giacomo, Daniele Catone, Patrick O’Keeffe, Stefano Turchini, Bowen Yang, Jiajia Suo, Anders Hagfeldt e Aldo Di Carlo.