Nel contesto delle attuali crisi energetiche e dei cambiamenti climatici, l’energia solare si sta affermando come una delle soluzioni più valide. Con l’espansione dell’adozione dei pannelli solari sia nelle aree rurali che nei contesti urbani, i ricercatori stanno lavorando intensamente per perfezionare le tecnologie fotovoltaiche esistenti e raggiungere nuovi livelli di sostenibilità.
Tra i materiali fotovoltaici studiati, le perovskiti si distinguono per il loro potenziale in termini di produzione a basso costo e alta efficienza. In particolare, le perovskiti di alogenuro di stagno (Sn-HPs) sono considerate un’alternativa efficace alle perovskiti basate su piombo (Pb), che, sebbene altamente performanti, sono anche molto tossiche. La minore tossicità dello stagno rispetto al piombo rende la ricerca sulle Sn-HPs particolarmente preziosa.
Tuttavia, le celle solari in perovskite (PSCs) realizzate con Sn-HPs affrontano ancora diverse sfide. La rapida e disordinata cristallizzazione durante la produzione porta alla formazione di difetti nella struttura cristallina del materiale, compromettendo l’efficienza della conversione dell’energia. Inoltre, le Sn-HPs sono notoriamente instabili e sensibili all’umidità e alle condizioni ambientali.
Il team coreano ha introdotto il 4PTSC come additivo durante la produzione delle Sn-HPs, risolvendo efficacemente molti di questi problemi. Questa scoperta, pubblicata sulla rivista Advanced Energy Materials, ha dimostrato come il 4PTSC agisca come ligando coordinante, regolando il processo di crescita cristallina e riducendo la formazione di difetti. L’anello fenilico π-coniugato del 4PTSC favorisce un orientamento preferenziale della crescita cristallina, mentre la sua interazione chimica con lo SnI2 passiva eventuali difetti formatisi, proteggendo la superficie della perovskite e prevenendo reazioni indesiderate.
Un ulteriore vantaggio del 4PTSC è la sua capacità di ostacolare l’ossidazione dello SnI2, migliorando significativamente la stabilità delle PSCs. I dispositivi modificati con 4PTSC hanno raggiunto un’efficienza massima del 12,22% e hanno mostrato una stabilità a lungo termine superiore, mantenendo quasi il 100% dell’efficacia iniziale dopo circa 500 ore di funzionamento. In confronto, i dispositivi standard mostravano un degrado significativo già entro le prime 300 ore.
Considerando che le Sn-HPs sono relativamente economiche da produrre e dimostrano buone prestazioni e durabilità, questi risultati possono aprire la strada a pannelli solari più accessibili e durevoli. Ciò contribuirà a ridurre i costi energetici globali, in linea con gli attuali obiettivi di sostenibilità.