D4.30 - Analisi dei materiali investigati e dei relativi metodi di caratterizzazione per assorbitori e trasportatori di carica in sistemi fotovoltaico-accumulo a tre terminali

In questa AL sono stati sviluppati e caratterizzati diversi materiali che riguardano sia la parte di fotovoltaico di III generazione (perovskite alogena e organico) sia la parte di accumulo (supercapacitori e batterie) che poi compongono un sistema fotovoltaico-accumulo a 3 terminali. Nell’ambito del fotovoltaico a perovskite alogena sono stati sviluppati opportuni materiali per l’assorbimento della luce (perovskite) e il trasporto di carica, sia di elettroni che di lacune. In quest’ambito sono stati realizzati studi per variare la gap della perovskite tipo [Cs1-z(MA1-t FAt)z]Pb[I1-y (Br1-xClx)y]3 andando verso energie superiori a 1.7 eV sia con perovskite ibride organic-inorganiche che con perovskiti completamente organiche. Per quanto riguarda i trasportatori di carica, sono stati investigati diversi materiali inorganici come TiO2, ZnO e WOx BaTiO3 ed anche organici PTAA, PFN, PFN-Br e PACz. Lo studio dei materiali organici (polimeri) è stato esteso anche all’applicazione in celle solari organiche. Nell’ambito dei sistemi di accumulo sono stati studiati materiali elettrodici sia per supercapacitori che per batterie. Per quanto riguarda i supercapacitori sono state sintetizzate e studiate nanostrutture di SrO 0,5: MnO 0,5 sia dal punto di vista di caratterizzazione del materiale sia da quello della determinazione delle loro proprietà elettrochimiche, con particolare attenzione al comportamento elettrochimico per la loro applicazione come elettrodi per supercapacitori ad alte prestazioni. Il dispositivo così realizzato ha mostrato elevate capacità, stabilità e vita di ciclo. Sempre nell’ottica di utilizzo in supercapacitori, sono stati depositati mediante PLD film di pochi strati atomici di MoS2 (<5) su substrati cristallini ottenendo strutture bidimensionali, come verificato utilizzando la spettroscopia Raman confocale. Poiché il processo di deposizione ha una durata inferiore a 15-20 sec, si ritiene che possa essere suscettibile di implementazione in ambito industriale. Nell’ambito delle batterie, sono stati sintetizzati mediante sintesi chimica campioni di MXeni con diverse stechiometrie (Ti3C2Tx, Nb2CTx e Ti2C0.5N0.5Tx) per il loro utilizzo come elettrodi in batterie a ioni litio e, più in generale, a ioni mono- e multi-valenti. La loro caratterizzazione, eseguita mediante analisi XRD, SEM e XPS, ha confermato il successo del processo di sintesi.