Celle solari a base di perovskiti: nuovi materiali verso dispositivi flessibili e a basso costo (Peroflex)

Energia sostenibile

Obiettivo generale della ricerca

Ottenimento di un nuovo dispositivo ad alta efficienza e basso costo, basato esclusivamente su film sottili di perovskiti di tipo n e p depositati su un supporto flessibile per ridurre l’impatto ambientale dei pannelli fotovoltaici (PV) a base di silicio. Le perovskiti sono solidi cristallini auto-assemblanti composti da una struttura inorganica contenente al suo interno molecole organiche e per questa natura ambivalente esse sono facili da processare ma allo stesso tempo stabili e conduttive

Principali risultati prodotti

Sviluppo di nanocompositi additivo-perovskite ibrida alogenuro (Rapporto)
Ottenimento di dispositivi fotovoltaici caratterizzati da una più elevata stabilità ed efficienza, depositabili con tecniche più semplici e low-cost. (Dispositivo)

Principale know-how prodotto

Ottenimento di un quadro esaustivo su coppie di additivi e perovskite che possono formare un nanocomposito idoneo all’integrazione in celle fotovoltaiche
Ottenimento di informazioni relative alle interazioni tra precursori della perovskite e additivi utilizzati
Sviluppo di protocolli di deposizione per i nanocompositi a base di perovskite

Sfida sociale: Riduzione impatto ambientale

Le perovskiti sono dei materiali estremamente promettenti che hanno rivoluzionato il campo del fotovoltaico, arrivando in pochi anni ad efficienze di conversione della luce del 22%, paragonabile al silicio e celle inorganiche. Lo sviluppo di nanocompositi a base di perovskite con proprietà meccaniche migliori, paragonabili a quelle dei polimeri, è l'obiettivo principale di questo progetto, che andrebbe verso la fabbricazione di dispositivi potenzialmente flessibili e su larga area per l'integrazione in edifici e strutture già esistenti, soddisfando in pieno la sfida sociale di riferimento. L'utilizzo degli additivi che sono stati individuati come potenziali, ha conferito alle soluzioni di precursori della perovskite delle caratteristiche da gel che ne rendono il processing su larga area molto piu semplice. L'approccio particolarmente promettente è stato lo sviluppo del nanocomposito perovskite-amido, che ha consentito la deposizione in un unico step di spessori variabili (anche molto alti) di materiale attivo. Questo metodo di deposizione e le caratteristiche reologiche della soluzione sono estremamente promettenti per deposizione su larga area. Le caratteristiche meccaniche risultano estremamente migliorate, così come la stabilità

Collaborazioni internazionali rilevanti attivate

Collaborazioni nazionali rilevanti attivate

Collaborazioni regionali rilevanti attivate

Pubblicazioni

Trifiletti V., Manfredi N., Listorti A., Altamura D., Giannini C., Colella S., Gigli G., Rizzo A. (2016) Engineering TiO2/Perovskite Planar Heterojunction for Hysteresis-Less Solar Cells. Advanced materials interfaces
Giuri A., Masi S., Colella S., Kovtun A., Dell'Elce S., Treossi E., Liscio A., Esposito Corcione C., Rizzo A., Listorti A. (2016) Cooperative Effect of GO and Glucose on PEDOT:PSS for High VOC and Hysteresis-Free Solution-Processed Perovskite Solar Cells. Advanced functional materials
Miletic T., Pavoni E., Trifiletti V., Rizzo A., Listorti A., Colella S., Armaroli N., Bonifazi D. (2016) Covalently Functionalized SWCNTs as Tailored p-Type Dopants for Perovskite Solar Cells. ACS Appl. Mater. Interfaces
Masi S., Rizzo A., Munir R., Listorti A., Giuri A., Esposito Corcione C., Treat N.D., Gigli G., Amassian A., Stingelin N., Colella S. (2017) Organic Gelators as Growth Control Agents for Stable and Reproducible Hybrid Perovskite-Based Solar Cells. Advanced Energy Materials
Mastria R., Colella S., Qualtieri A., Listorti A., Gigli G., Rizzo A. (2017) Elucidating the effect of the lead iodide complexation degree behind the morphology and performance of perovskite solar cells. Nanoscale
Sarritzu V., Sestu N., Marongiu D., Chang X., Masi S., Rizzo A., Colella S., Quochi F., Saba M., Mura A., Bongiovanni G. (2017) Optical determination of Shockley-Read-Hall and interface recombination currents in hybrid perovskites. Scientific Reports
Grisorio R., Roose B., Colella S., Listort A., Suranna G.P., Abate A. (2017) Molecular Tailoring of Phenothiazine-Based Hole-Transporting Materials for High-Performing Perovskite Solar Cells. ACS Energy Letters
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Mariano F., Listorti A., Rizzo A., Colella S., Gigli G., Mazzeo M. (2017) Thermally evaporated hybrid perovskite for hetero-structured green light-emitting diodes. Applied Physics Letters
Giuri A., Masi S., Colella S., Listorti A., Rizzo A., Kovtun A., Dell'Elce S., Liscio A., Esposito Corcione C. (2017) Rheological and physical characterization of PEDOT: PSS/graphene oxide nanocomposites for perovskite solar cells. Polimer Engineering and Science
Giuri A., Masi S., Colella S., Listorti A., Rizzo A., Liscio A., Treossi E., Palermo V., Gigli G., Mele C., Esposito Corcione C. (2017) GO/PEDOT:PSS nanocomposites: effect of different dispersing agents on rheological, thermal, wettability and electrochemical properties. Nanotechnology
Giuri A., Masi S., Listorti A., Gigli G., Colella S., Corcione C.E., Rizzo A. (2018) Polymeric rheology modifier allows single-step coating of perovskite ink for highly efficient and stable solar cells. Nanoenergy
Giuri A., Yuan Z., Miao Y., Wang J., Gao F., Sestu N., Saba M., Bongiovanni G., Colella S., Esposito Corcione C., Gigli G., Listorti A., Rizzo A. (2018) Ultra-Bright Near-Infrared Perovskite Light-Emitting Diodes with Reduced Efficiency Roll-off. Scientific Report
Colella S., Todaro M., Masi S., Listorti A., Altamura D., Caliandro R., Giannini C., Carignani E., Geppi M., Meggiolaro D., Buscarino G., De Angelis F., Rizzo A. (2018) Light-Induced Formation of Pb3+ Paramagnetic Species in Lead Halide Perovskites. ACS Energy Letters
Giuri A., Colella S., Listorti A., Rizzo A., Corcione C.E. (2018) Biodegradable extruded thermoplastic maize starch for outdoor applications. Journal of Thermal Analisys and Calorimetry
Giuri A., Colella S., Listorti A., Rizzo A., Mele C., Corcione C.E. (2018) GO/glucose/PEDOT: PSS ternary nanocomposites for flexible supercapacitors. Composities Part B: Engineering
Iacobellis R., Masi S., Rizzo A., Grisorio R., Ambrico M., Colella S., Ambrico P.F., Suranna G.P., Listorti A., De Marco L. (2018) Addressing the Function of Easily Synthesized Hole Transporters in Direct and Inverted Perovskite Solar Cells. ACS Applied Energy Materials
Masi S., Mastria R., Scarfiello R., Carallo S., Nobile C., Gambino S., Sibillano T., Giannini C., Colella S., Listorti A., Cozzoli D.P., Rizzo A. (2018) Room-temperature processed films of colloidal carved rod-shaped nanocrystals of reduced tungsten oxide as interlayers for perovskite solar cells. Physical Chemistry Chemical Physics
Masi S., Aiello F., Listorti A., Balzano F., Altamura D., Giannini C., Caliandro R., Uccello-Barretta G., Rizzo A., Colella S. (2018) Connecting the solution chemistry of PbI 2 and MAI: a cyclodextrin-based supramolecular approach to the formation of hybrid halide perovskites. Chemical Science
Guerra V.L.P., Kovarícek P., Vale V., Drogowska K., Verhagen T., Vejpravova J., Horák L., Listorti A., Colella S., Kalbác M. (2018) Selective self-assembly and light emission tuning of layered hybrid perovskites on patterned graphene. Nanoscale