Definizione dei processi di stampa e dell’architettura delle celle DSSC e PSC da integrare

In questa LA, sono stati identificati i processi di stampa scalabili per la successiva realizzazione su larga area di celle tandem perovskite (PSC)/dye solar cell (DSSC) semitrasparenti. Per la PSC con assorbimento nel blue-vicino ultravioletto (N-UV) sono state considerate tre tecniche di deposizione: Blade Coating (BC), Pulsed-Laser deposition (PLD) e Evaporazione termica (ET). Con Il BC siamo riusciti a depositare una perovskite FAPbBr3 una trasparenza media nel visibile (AVT) di 59% e con efficienze e con efficienze superiori al 5%. La Light Utilizzazione Efficiency (LUE) è risultata del 3% un valore ottimale per l’accoppiamento successivo con la cella DSSC. La PLD ha permesso di realizzare dei depositi di MAPbBr3 molto ben ordinati con proprietà cristalline eccellenti, anche se i risultati in cella hanno dimostrato una bassa efficienza. Per quanto riguarda la ET sono state depositate perovskite inorganiche CsPbBrI2 con efficienze superiori al 10%, la presenza di iodio nella composizione della cella ha pero’ compromesso la trasparenza della cella. Particolare attenzione è stata data alla realizzazione dell’ossido trasparente conduttivo (TCO) elemento fondamentale per realizzare la cella semitrasparente. Sono state confrontati i risultati di due metodi di sputtering, un processo eseguito con macchina industriale ed uno con un sistema da laboratorio che permette il controllo di diversi parametri. Lo studio eseguito ha permesso di realizzare un TCO con ossido di stagno e indio (ITO) ottimale e che non perturba gli strati sottostanti. Per quanto riguarda la cella DSSC sono ste confrontate tre tecniche di deposizione il BC, la serigrafia e lo spray coating. Tutti questi metodi permettono di scalare il processo su larga area. Dal confronto sulla ripetibilità delle celle, lo spessore del materiale depositato si è dimostrato che la scelta migliore per scalare il processo e per renderlo industriale è la serigrafia. Quest’ultima è stata applicata per realizzare un dimostratore di cella DSSC semitrasparente utilizzando una molecola di riferimento dell’’Università di Torno, la VG20. Sono state ottenute efficienze superiori al 2% con AVT=56.8% e LUE=1.16. Avendo realizzato le due celle indipendenti si è passato allo studio della cella tandem. In primo luogo, sono stati eseguite delle simulazioni che hanno permesso di ottimizzare l’architettura delle celle e di individuare le maggiori perdite di trasparenza. In particolare, si è dimostrato che le riflessioni vetro/aria inducono un forte abbattimento della trasmittanza. Per questo motivo è stato introdotto un sottile strato di poliuretano tra le due celle che ha permesso di ridurre di oltre il 25% le perdite di trasmittanza in una cella tandem PSC-Poliuretano-DSSC dimostrativa. Questi risultati sono di fondamentale importanza per la realizzazione di una cella tandem semitrasparenti delle prossime LA.