I ricercatori dell’UNESP, situata a Bauru, in Brasile, hanno scoperto che l’aggiunta di MXenes, materiali bidimensionali con una struttura simile al grafene che combinano metalli di transizione, carbonio e/o azoto, e gruppi funzionali superficiali come fluoro, ossigeno o idrossile, può aumentare notevolmente l’efficienza delle celle solari a perovskite. Questi materiali si distinguono per la loro alta conduttività elettrica, buona stabilità termica e alta trasmissione, ovvero la capacità di lasciar passare la luce senza rifletterla o assorbirla.
Nello specifico, il MXene Ti3C2Tx è stato aggiunto al polimetilmetacrilato (PMMA) per formare un rivestimento di passivazione, applicato sopra lo strato di perovskite delle celle solari invertite. I rivestimenti di passivazione sono progettati per mitigare i possibili difetti nei solidi policristallini, come la perovskite, dovuti all’interazione con l’ambiente o alla loro struttura interna. Le celle solari a perovskite hanno una struttura stratificata e l’ordine degli strati è cruciale per le loro prestazioni. In una cella solare invertita, l’architettura del dispositivo è invertita per garantire un’elevata trasparenza ottica mentre la luce solare raggiunge lo strato di perovskite.
L’uso di Ti3C2Tx ha aumentato l’efficienza di conversione di potenza delle celle dal 19% al 22%. Inoltre, ha incrementato la stabilità delle celle, che hanno durato tre volte più a lungo senza perdita di prestazioni rispetto alle celle di controllo (senza lo strato di passivazione).
Per João Pedro Ferreira Assunção, primo autore dell’articolo e candidato al master in scienze e tecnologia dei materiali presso l’UNESP, i risultati sono stati sorprendenti poiché l’obiettivo iniziale del progetto era semplicemente quello di rimediare alla riduzione delle prestazioni causata dall’aggiunta dello strato isolante di passivazione.