Ilaria Rosella Pagliaro Una nuova tecnologia promette di trasformare il settore fotovoltaico, con celle solari tandem pérovskite-silicio capaci di raggiungere un'efficienza mai vista prima
©Chinese Academy of Sciences
Ridurre i costi dell’energia solare e aumentare l’efficienza dei pannelli è la strada per un futuro sostenibile. E questa volta, l’innovazione arriva dalla Cina. Gli scienziati dell’Università Politecnica del Nord-Ovest di Xi’an, nella provincia dello Shaanxi, hanno svelato un’avanzata cella solare tandem perovskite-silicio, pubblicando i risultati sulla prestigiosa rivista Journal of Energy Chemistry. La loro creazione? Una cellula a quattro terminali, semi-trasparente, con un innovativo strato protettivo di ossido di indio (In2O3).
Ciò che rende questa scoperta tanto rivoluzionaria non è solo la sua efficienza, ma anche il processo di produzione. Per realizzare lo strato di ossido di indio, i ricercatori hanno adottato un metodo a basso costo, senza solventi, quindi più sostenibile e compatibile con la produzione su larga scala. Questo strato funge da protezione per l’elemento chiave del dispositivo: l’assorbitore in perovskite e lo strato di trasporto degli elettroni, che potrebbero essere danneggiati durante la deposizione degli elettrodi trasparenti.
Come spiega Li Can, autore principale dello studio:
Le proprietà ottiche ed elettriche del film di In2O3 dipendono fortemente dal tasso di deposizione. Aumentandolo troppo, si rischia di ottenere un materiale ricco di indio, con scarsa trasmittanza e alta perdita per assorbimento. Ottimizzandolo, invece, abbiamo raggiunto un equilibrio perfetto, con un film altamente trasparente e protettivo.
Prestazioni da record: un’efficienza mai vista prima
La struttura della cellula è studiata nei minimi dettagli. Il dispositivo superiore in pérovskite include un substrato in ossido di nichel e una cappa protettiva in bathocuproina, elementi che migliorano stabilità ed efficienza. Nei test di laboratorio, questa cellula ha raggiunto un’efficienza massima di conversione del 20,20%, già notevole per un sistema innovativo.
Ma è stato combinando questa cellula con una inferiore in silicio che i ricercatori hanno fatto il salto di qualità: il dispositivo tandem ha toccato un rendimento record del 30,04%, collocandosi tra le migliori tecnologie mai realizzate nel settore.
Negli ultimi anni, il settore del fotovoltaico ha registrato numerosi progressi significativi, con diversi record di efficienza raggiunti grazie a innovazioni tecnologiche. Ad esempio, l’azienda cinese LONGi ha annunciato di aver raggiunto un’efficienza del 33,9% con celle solari tandem silicio-perovskite. Questo risultato ha superato per la prima volta il limite teorico di efficienza di Shockley-Queisser del 33,7% per le celle solari a giunzione singola, aprendo nuove prospettive per l’efficienza e la produttività nell’ambito dell’energia solare.
Anche Oxford PV, in collaborazione con l’Istituto Fraunhofer, ha annunciato di aver raggiunto un’efficienza di conversione del 25% per i suoi pannelli solari. Questo risultato è stato ottenuto grazie all’uso di celle solari tandem di perovskite su silicio, segnando un passo avanti nella rivoluzione dell’energia solare.
Stabilità e sostenibilità: la strada verso la commercializzazione
Non si tratta solo di numeri. Un altro punto di forza di questa tecnologia è la sua stabilità nel tempo. Dopo oltre 420 ore di esposizione continua a una sorgente luminosa, il dispositivo tandem ha mantenuto l’80% del suo rendimento iniziale. Un risultato che apre le porte a una futura applicazione commerciale.
Come conclude Li Can:
Questa tecnologia rappresenta un passo fondamentale per accelerare la diffusione su larga scala dei pannelli fotovoltaici a pérovskite. Abbiamo dimostrato che è possibile migliorare le prestazioni senza compromettere la sostenibilità.
L’efficienza dei pannelli solari è una chiave fondamentale per rendere le energie rinnovabili competitive rispetto alle fonti fossili. Se le celle tandem pérovskite-silicio manterranno le promesse, potremmo presto assistere a un significativo abbattimento dei costi e a una diffusione capillare di questa tecnologia.
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Fonte: Sciencedirect
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