Fabbricato un nuovo materiale per il trasporto delle cariche
(Rinnovabili.it) – Le perovskiti non smettono di stupire. E dopo una serie di record ottenuti singolarmente e in tandem, si fanno nuovamente notare all’interno della cella solare più efficiente mai realizzata. A crearla, gli ingegneri dell’Australian National University, che oggi spiegano il segreto del loro successo in un articolo su Nature (testo in inglese).
Il gruppo, guidato dal dottor Jun Peng, si è concentrato su celle fotovoltaiche da un centimetro quadrato realizzate in perovskite puntando ad un doppio obiettivo. Da un lato mirava raggiungere un’alta efficienza di conversione della luce in elettricità, dall’altro voleva garantire un elevato “fattore di riempimento“. Di cosa si tratta? Di una misura della qualità del fotovoltaico.
Il fattore di riempimento (o “fill factor”) indica sostanzialmente quanto la potenza massima reale si avvicina a quella ideale. Viene calcolato confrontando la potenza massima con la potenza teorica che verrebbe emessa alla tensione a circuito aperto e alla corrente di cortocircuito. A titolo di confronto, le celle in silicio cristallino oggi in commercio vantano un fattore di riempimento dell’80%. Mentre al disotto del 70%, la resa complessiva del prodotto ne risente gravemente.
Il segreto della cella solare più efficiente di sempre
Il lavoro di Peng e colleghi ha trovato un modo efficace per aumentare sia efficienza che fill factor. “Cerchiamo sempre di raggiungere la massima efficienza possibile. La commercializzazione non avverrà senza un valore elevato”, ha affermato la coautrice Kylie Catchpole. “Ma abbiamo anche bisogno di un processo economico. Questo è un approccio che combina sicuramente questi due elementi in un modo diverso da come è stato ottenuto in precedenza”.
Per ottenere la cella più efficiente nell’ambito delle perovskiti a singola giunzione, gli ingegneri hanno ridotto la resistenza degli strati di trasporto della carica. Nel dettaglio, il team ha utilizzato tecniche di fabbricazione standard, ma le ha applicate a un nuovo materiale, l’ossinitruro di titanio, per fabbricare strati di trasporto di elettroni con prestazioni eccezionali. “Siamo anche stati in grado di superare una perdita di energia in uno degli strati di cui gli scienziati non si erano resi conto in precedenza”, ha aggiunto Catchpole.
Gli scienziati ha raggiunto un record di efficienza del 22,6%, dimostrando anche un fattore di riempimento di oltre l’86%. Il tutto, spiegano, con un processo produttivo più semplice di quelli attuali.