Investigadores de la Universidad de Roma Tor Vergata, el Instituto Italiano de Tecnología (IIT) y su spin-off, Miembro asociado insignia de Graphene BeDimensional, en cooperación con ENEA, han combinado con éxito el grafeno con células solares de perovskita-silicio en tándem para lograr eficiencias de hasta el 26,3%.

Es más, imaginaron un nuevo método de fabricación que, gracias a la versatilidad del grafeno, permite reducir los costes de producción y podría conducir a la producción de paneles solares de gran superficie. Las células solares en tándem basadas en grafeno casi duplican la eficiencia del silicio puro.

Las leyes de la física limitan la eficiencia máxima de las células solares de silicio al 32%. Por esta razón, Los científicos han pasado décadas tratando de encontrar otras alternativas, tales como III-V y perovskitas. Sin embargo, estos últimos presentan varios desafíos de fabricación, y aumentar la producción de paneles solares es un paso clave hacia el éxito. Con 'células en tándem, "Los científicos habían combinado previamente las ventajas tanto del silicio como de las perovskitas; sin embargo, la estabilidad, la eficiencia y la fabricación a gran escala todavía parecían un sueño de larga data.

Pero luego entró en juego el grafeno, y podría cambiar las reglas del juego. Los investigadores de Graphene Flagship identificaron su potencial para la recolección de energía, y de hecho han dedicado dos "Proyectos de punta de lanza" diferentes orientados a la industria para profundizar en las posibilidades de las células solares basadas en grafeno.

Este nuevo artículo publicado en Joule , titulado "Apilado mecánicamente, célula solar en tándem de silicio / perovskita basada en grafeno de dos terminales con una eficiencia estabilizada del 25,9%, "es otra prueba más de que el grafeno y los materiales en capas relacionados permitirán la comercialización de paneles solares de gran superficie más eficientes y rentables.

Aldo di Carlo, autor principal e investigador en Graphene Flagship partner University of Rome Tor Vergata, explica:"Nuestro nuevo enfoque para fabricar células solares en tándem habilitadas con grafeno ofrece una doble ventaja. En primer lugar, se puede aplicar para mejorar todos los diferentes tipos de células solares de perovskita disponibles actualmente, incluidos los procesados ​​a altas temperaturas. Pero mas importante, podemos incorporar nuestro grafeno utilizando los métodos de fabricación de soluciones generalizados, "clave para implementar aún más nuestras tecnologías a nivel industrial y ofrecer grandes superficies, paneles solares con grafeno ".

Francesco Bonaccorso, coautor, cofundador de BeDimensional, spin-off de Graphene Flagship, dice:"Este enfoque innovador propuesto en el contexto del Graphene Flagship es el primer paso hacia el desarrollo de células solares en tándem que ofrecen una eficiencia superior al límite de los dispositivos de silicio de unión única. Los materiales en capas serán fundamentales para alcanzar este objetivo".

Emmanuel Kymakis, Líder del paquete de trabajo de generación de energía insignia de grafeno, dice:"Hay algunos problemas de compatibilidad que deben abordarse antes de la explotación completa del concepto de PV en tándem de perovskita-Si. Este trabajo pionero demuestra que la integración de tintas GRM con morfología a pedido y propiedades optoelectrónicas sintonizables en una estructura en tándem, puede conducir a una fabricación industrial de alto rendimiento. El grafeno y los materiales relacionados mejoran el rendimiento, estabilidad y escalabilidad de estos dispositivos. La configuración apilada de perovskita de silicio actuará como la base del nuevo Graphene Flagship Spearhead Project GRAPES, en la que se llevará a cabo una fabricación en línea piloto de células solares en tándem de perovskita-silicio basadas en grafeno, allanando el camino para romper la barrera de eficiencia del 30% y una disminución significativa en el Costo Nivelado de Energía ".

Andrea C. Ferrari, Oficial de ciencia y tecnología de Graphene Flagship y presidente de su panel de administración, añade:"La aplicación de grafeno y materiales relacionados para la generación de energía solar fue reconocida como una prioridad estratégica desde el inicio de Graphene Flagship. La primera granja solar basada en grafeno se está estableciendo este año. Estos nuevos resultados respaldan nuestro esfuerzo para el después de tres años para producir paneles que definan el estado de la técnica. Esto también muestra cómo el trabajo del Graphene Flagship se alinea fuertemente con los "Objetivos de Desarrollo Sostenible" de la ONU.