Addressing the economic and environmental impact of perovskite photovoltaics through a circular and green recovery strategy

Perovskite solar cells (PSCs) are innovative photovoltaic (PV) technologies which are making their way into the solar PV market. In this thesis, PSCs are firstly framed into the PV industry through levelized cost of electricity considerations. Then, a reference PSC is optimized by combining bulk and surface passivation of the perovskite layer to improve its phase stability and morphology and to reduce charge carrier recombination. Finally, a method that employs green and safe solvents is proposed to recover critical materials from end-of-life (EOL) PSCs. Its effectiveness is tested through materials characterization and device performance evaluation and its environmental profitability with respect to a landfill EOL scenario is demonstrated by life cycle assessment.

Le celle solari a perovskite (PSCs) sono tecnologie fotovoltaiche (PV) innovative che stanno facendo il loro ingresso nel mercato PV. In questa tesi, le PSCs vengono dapprima inquadrate nell’industria PV attraverso considerazioni di costo livellato di elettricità. Dopodiché, l’ottimizzazione di una PSC di riferimento viene condotta combinando passivazioni di bulk e superficiale dello strato perovskitico, che ne migliorano la morfologia e la stabilità di fase e riducono le ricombinazioni tra portatori di carica. Infine, un metodo, che utilizza soventi green e non pericolosi, viene proposto per recuperare materiali critici delle PSCs. L’efficacia del metodo viene testata attraverso la caratterizzazione dei materiali e la valutazione delle performance dei dispositivi, mentre il suo vantaggio ambientale rispetto allo smaltimento in discarica viene dimostrato attraverso un’analisi del ciclo di vita.