Nel 2009, quando iniziarono ad apparire le celle a film sottile di calcite, l'efficienza di conversione era solo del 3,8%, ma aumentò molto rapidamente. Nel 2018, l'efficienza di laboratorio superò il 23%. La formula molecolare di base di un composto calcogenuro è ABX3, e la posizione A è solitamente occupata da uno ione metallico, come Cs+ o Rb+, o da un gruppo funzionale organico, come (CH3NH3;), [CH (NH2)2]+; la posizione B è solitamente occupata da cationi bivalenti, come gli ioni Pb2+ e Sn2+; la posizione X è solitamente occupata da anioni alogenuri, come Br-, I-, Cl-. Modificando i componenti dei composti, la banda proibita dei composti calcogenuri è regolabile tra 1,2 e 3,1 eV. La conversione fotovoltaica ad alta efficienza delle celle a calcogenuri a lunghezze d'onda corte, sovrapposta a celle con prestazioni di conversione eccezionali a lunghezze d'onda lunghe, come le celle eterogenee in silicio cristallino, può teoricamente ottenere un'efficienza di conversione fotovoltaica superiore al 30%, superando il limite teorico di efficienza di conversione delle celle in silicio cristallino del 29,4%. Nel 2020, questa batteria impilata ha già raggiunto un'efficienza di conversione del 29,15% presso il laboratorio Heimholtz di Berlino, in Germania, e la cella impilata calcogenuri-silicio cristallino è considerata una delle principali tecnologie per batterie di prossima generazione.
Lo strato di calcogenuro è stato realizzato con un metodo a due fasi: in primo luogo, film porosi di Pbl2 e CsBr sono stati depositati sulla superficie delle celle a eterogiunzione con superfici porose mediante co-evaporazione, e successivamente ricoperti con una soluzione di organoalogenuro (FAI, FABr) tramite spin-coating. La soluzione di organoalogenuro penetra nei pori del film inorganico depositato in fase vapore e quindi reagisce e cristallizza a 150 gradi Celsius per formare uno strato di calcogenuro. Lo spessore del film di calcogenuro così ottenuto era di 400-500 nm ed è stato collegato in serie con la cella a eterogiunzione sottostante per ottimizzare l'adattamento di corrente. Gli strati di trasporto degli elettroni sul film di calcogenuro sono LiF e C60, ottenuti sequenzialmente mediante deposizione termica in fase vapore, seguiti da deposizione a strati atomici di uno strato tampone, Sn02, e sputtering magnetron di TCO come elettrodo frontale trasparente. L'affidabilità di questa cella multistrato è superiore a quella della cella a singolo strato di calcogenuro, ma la stabilità del film di calcogenuro sotto l'influenza di fattori ambientali come vapore acqueo, luce e calore necessita ancora di miglioramenti.
Data di pubblicazione: 20 ottobre 2023