I ricercatori di Graphene Flagship hanno sviluppato degli ibridi composti da grafene e punti quantici MoS2 (solfuro di molibdeno) per stabilizzare i pannelli solari in perovskite.
Immaginate i benefici ambientali se tutti noi potessimo semplicemente pitturare dei pannelli solari sui tetti delle nostre case o su una qualsiasi superficie. Potremmo farlo utilizzando pannelli in perovskite (PSC), che però, a causa della loro instabilità, non sono ancora stati introdotti su larga scala. Per stabilizzarli i ricercatori di Graphene Flagship hanno sviluppato degli ibridi composti da grafene e punti quantici di solfuro di molibdeno.
Questi progressi dimostrano che i PSC sono pronti per diventare un'affidabile e flessibile opzione per applicazioni intelligenti e a bassa intensità. I PSC sono infatti meno complessi da produrre, sono composti da materiali più economici e, grazie alla loro flessibilità, possono essere utilizzati in posizioni in cui le celle solari in silicio non possono essere installate.
Una collaborazione tra i partner di Graphene Flagship Istituto Italiano di Technologia, Università di Roma Tor Vergata e BeDimensional ha prodotto un nuovo approccio basato su grafene e materiali ad esso correlati per stabilizzare i PSC.
I PSC stanno migliorando velocemente. Quando furono sviluppati per la prima volta nel 2009 avevano un'efficienza iniziale del 3,8%. Oggi possono raggiungere efficienze superiori al 22%. A confronto i pannelli solari in silicio, che esistono dal 1880 circa, hanno raggiunto efficienze del 26,1% solo nel 2018.
Il principale punto debole dei PSC è la loro instabilità. È qui che entrano in gioco gli ibridi grafene/solfuro di molibdeno. La collaborazione tra istituti di ricerca e partner industriali resa possibile da Graphene Flaghsip ha prodotto un inchiostro basato sul grafene e sui materiali a esso correlati (GRM). Stratificando questo inchiostro sui PSC si è visto un drastico incremento della loro stabilità.
Il grafene è fondamentale, poiché il solfuro di molibdeno è ancorato all'ossido di grafene ridotto. Ciò ha permesso di applicare all'inchiostro le proprietà di entrambi i materiali. L'inchiostro ha aumentato non solo la stabilità, ma anche le prestazioni dei PSC.
"Graphene Flagship ha avuto un ruolo decisivo in questo sviluppo", ha spiegato Emanuel Kymakis, vicepresidente del gruppo di lavoro per la generazione energetica. "Il finanziamento e la struttura predisposti sono stati la chiave che ha permesso la partecipazione di nuovi team di ricerca, come quello dell'Università di Roma Tor Vergata".
"Grazie a questa ricerca abbiamo superato quello che era un grandissimo ostacolo all'adozione di questa nuova tecnologia", ha aggiunto Kymakis. "Con i nuovi livelli di stabilità e prestazioni, nei prossimi anni potremo assistere all'utilizzo dei PSC su larga scala".
Una volta risolto il problema di stabilità dei PSC, l'attenzione si può concentrare sulla produzione in larga scala. Produrre PSC richiede l'elaborazione di soluzioni che possano essere applicate su scala industriale. Grazie alla loro flessibilità i PSC possono essere installati e produrre elettricità su praticamente ogni superficie.
Dei PSC stabili potrebbero cambiare il modo in cui forniamo energia alle nostre case e ai nostri dispositivi, poiché qualsiasi superficie disponibile potrebbe diventare un "generatore di elettricità".
Andrea C. Ferrari, Science and Technology Officer di Graphene Flagship e Presidente del suo Management Panel ha aggiunto: "Il potenziale del grafene e dei materiali ad esso correlati per migliorare i pannelli solari è stato riconosciuto sin dalla nascita di Flagship. La loro combinazione con il tema emergente dei pannelli in perovskite permette ora di fare un passo decisivo in termini di stabilità. Questo giustifica i grandi investimenti intrapresi da Flagship per progetti all'avanguardia nel campo dei pannelli solari e apre la strada alla nuova fabbrica solare che svilupperemo entro il 2020".